Nghiên cứu xử lý dịch rỉ nước thải của bãi rác khánh sơn hòa khánh bằng bùn đỏ tân rai lâm đồng và oxy hóa nâng cao fenton

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ HƢỚNG DƢƠNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH RỈ NƢỚC THẢI CỦA BÃI RÁC KHÁNH SƠN - HÒA KHÁNH BẰNG BÙN ĐỎ TÂN RAI LÂM ĐỒNG VÀ OXY HÓA NÂNG CAO FENTON LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng – Năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ HƢỚNG DƢƠNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH RỈ NƢỚC THẢI CỦA BÃI RÁC KHÁNH SƠN - HÒA KHÁNH BẰNG BÙN ĐỎ TÂN RAI LÂM ĐỒNG VÀ OXY HĨA NÂNG CAO FENTON Chun ngành: Hóa hữu Mã số: 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Cẩm Nam Đà Nẵng – Năm 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn ký ghi rõ họ tên Nguyễn Thị Hƣớng Dƣơng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tƣợng nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Tổng quan tài liệu nghiên cứu Ý Nghĩa thực tiễn khoa học đề tài………………………… … Kết cấu luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHẦN NƢỚC RỈ RÁC 1.1.1 Tổng quan thành phần nƣớc rỉ rác giới 1.1.2 Tổng quan thành phần nƣớc rỉ rác Việt Nam 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC 1.2.1 Công nghệ xƣ̉ lý nƣớc rỉ rác giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc rỉ rác nƣớc 11 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ 11 1.3.1 Các phƣơng pháp xử lý lý học xử lý nƣớc thải 11 1.3.2 Phƣơng pháp xử lý sinh học 12 1.3.3 Phƣơng pháp xử lý hoá học 13 1.3.4 Phƣơng pháp đông tụ keo tụ 14 1.3.5 Hấp phụ 16 1.3.6 Trao đổi ion 20 1.3.7 Phƣơng pháp điện hóa 21 1.3.8 Phƣơng ohaps trung hòa 21 1.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP OXY HÓA 22 1.4.1 Oxy hóa hydro peoxit 22 1.4.2 Oxy hóa ozon 23 1.4.3 Các q trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes AOPs) 23 1.4.4 Ozon + H2O2 24 1.4.5 Ơxy hóa quang hóa 24 1.4.6 Phản ứng Fenton 25 1.4.7 Phản ứng Fenton sử dụng hệ Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời 27 1.5 TỔNG QUAN VỀ BÃI RÁC KHÁNH SƠN 27 1.5.1.Giới thiệu bãi rác Khánh Sơn [11] 30 1.5.2 Hộc rác độc hại 31 1.5.3 Xử lý nƣớc rỉ 32 1.5.4 Trạm xử lý nƣớc rỉ rác 33 1.5.5 Quy trình xử lý nƣớc rỉ rác 34 1.6 TỔNG QUAN VỀ BÙN ĐỎ 36 1.6.1.Khái niệm bùn đỏ- bùn đỏ Lâm Đồng 36 1.6.2 Công nghệ Bayer 37 1.6.3 Thành phần hóa học bùn đỏ 38 1.6.4 Phƣơng pháp xử lý bùn đỏ 39 1.6.5 Một só ứng dụng bùn đỏ 40 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 42 2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HOÁ CHẤT 42 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 42 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 42 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.2.1 Phƣơng pháp lấy mẫu 44 2.2.2 kỹ thuật lấy mẫu vận chuyển mẫu theo TCVN 5999-1995… 44 2.2.3.Phƣơng pháp chuẩn bị nguyên liệu hóa chất 46 2.2.4 Phƣơng pháp đo quang 46 2.2.5 Phƣơng pháp xác định COD 47 2.2.6 Phƣơng pháp xử lý bùn đỏ 49 2.2.7 Phƣơng pháp xử lý keo tụ hấp phụ 50 2.2.8 Phƣơng pháp đánh giá hiệu xử lý 53 2.2.9 Phƣơng pháp xử lý Fenton hệ FeIII(C2O4)33/H2O2/ánh sáng mặt trời 53 2.2.10 Hiệu suất khử COD 54 2.3 CÁC THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT Q TRÌNH KEO TỤ VÀ HẤP PHỤ BÙN ĐỎ KHƠNG HOẠT HĨAVÀ BÙN ĐỎ HOẠT HÓA 55 2.3.1 Các thí nghiệm khảo sát trình keo tụ hấp phụ bùn đỏ khơng hoạt hóa 55 2.3.2 Các thí nghiệm khảo sát trình keo hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa56 2.4 CÁC THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT Q TRÌNH CHIẾT SẮT TRONG BÙN ĐỎ KHƠNG HOẠT HĨA BẰNG OXALAT/UV MẶT TRỜI 57 2.4.1 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ đem chiết 57 2.4.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian chiết sắt có bùn đỏ 57 2.5 CÁC THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT HỆ FeIII(C2O4)33-/H2O2/UV MẶT TRỜI 58 2.5.1 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ H2O2 58 2.5.2 Khảo sát nồng độ FeIII(C2O4)33- 58 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 59 3.1 QUÁ TRÌNH KEO TỤ VÀ HẤP PHỤ 59 3.1.1 Đƣờng chuẩn COD 60 3.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng bùn đỏ khơng hoạt hóa 60 3.1.3 Khảo sát ảnh hƣởng bùn đỏ hoạt hóa 64 3.2 CHIẾT Fe(III) TRONG BÙN ĐỎ BẰNG OXALAT/UV MẶT TRỜI 69 3.2.1 Phƣơng trình đƣờng chuẩn phức sắt (III) 69 3.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ đem chiết 70 3.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian chiết Fe3+có bùn đỏ 71 3.3 XỬ LÝ FENTON QUANG HÓA FeIII(C2O4)33-/H2O2/ÁNH SÁNG MẶT TRỜI 72 3.3.1 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ [H2O2]o 72 3.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ FeIII(C2O4)33 đến hiệu suất xử lý COD (%) 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Thành phần nƣớc rỉ rác số quốc gia Châu Á 1.2 Phƣơng pháp phổ huỳnh quang tia X-XRF 38 2.1 Các kỹ thuật chung để bão quản mẫu 45 2.2 Pha dãy dung dịch chuẩn COD 47 3.1 Thành phần nƣớc rỉ rác đầu vào bãi rác Khánh Sơn 59 3.2 Ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ khơng hoạt hóa 60 3.3 Ảnh hƣởng thời gian keo tụ hấp phụ bùn đỏ khơng hoạt hóa 62 3.4 Ảnh hƣởng pH bùn đỏ khơng hoạt hóa 63 3.5 Ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ tối ƣu, thời gian khuấy tối ƣu, pH tối ƣu 64 3.6 Ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ hoạt hóa 65 3.7 Ảnh hƣởng thời gian keo tụ hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa 66 3.8 Ảnh hƣởng pH bùn đỏ hoạt hóa 67 3.9 Ảnh hƣởng bùn đỏ hoạt hóa 68 3.10 So sánh ảnh hƣởng bùn đỏ khơng hoạt hóa bùn đỏ hoạt hóa 69 3.11 Ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ đem chiết 70 3.12 Ảnh hƣởng thời gian chiết Fe3+ có bùn 71 3.13 Ảnh hƣởng nồng độ [H2O2]o 73 3.14 Kết ảnh hƣởng nồng độ FeIII(C2O4)33đến hiệu suất xử lý COD (%) 74 DANH MỤC SƠ ĐỒ Số Sơ đồ hiệu Trang 1.1 Sơ đồ đƣờng ống dẫn 32 1.2 Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải 35 1.3 Phƣơng pháp Bayer 37 2.1 Quy trình tiến hành lập đƣờng chuẩn COD 39 2.2 Quy trình nghiên cứu xử lý bùn đỏ 40 2.3 Qui trình phân tích mẫu 44 DANH MỤC HÌNH Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Trang 1.1 Sự thay đổi ξ theo khoảng cách từ bề mặt hạt keo 14 1.2 Xây dựng đồ thị biễu diễn phụ thuộc Cf /q vào Cf 20 1.3 Phun chế phẩm xử lý 30 1.4 Ơ chơn lấp chất thải nguy hại 31 1.5 Trạm bơm nƣớc rỉ rác 31 1.6 Bể tự hoại 32 1.7 Bể phản ứng hố kỵ khí 33 1.8 Bể aeroten hồ sinh 33 1.9 36 1.11 Bùn đỏ khu thải bùn đỏ sau thải khoảng 10 - 12 ngày đóng rắn khu thải bùn đỏ, nhà máy alumina Tân Rai Giản đồ nhiễu xạ tia X ( XRD ) mẫu bùn đỏ Lâm Đồng Ống dẫn chất thải bùn đỏ từ việc rửa quặng bơ-xít 1.12 Hồ chứa bùn đỏ Tân Rai Lâm Đồng 39 1.13 Gạch gốm nung từ bùn đỏ 40 1.14 Gạch bloc từ bùn đỏ 40 2.1 Máy hút chân không 42 2.2 Máy khuấy từ 43 2.3 Bếp đun COD Hach DRB 200 43 2.4 Máy đo UV-VIS 43 2.5 Bùn đỏ Tân Rai Lâm Đồng 50 2.6 Bùn đỏ đƣợc hoạt hóa 50 1.10 38 39 2.7 Dung dịch nƣớc rỉ rác đầu vào 50 2.8 Nƣớc rỉ rác keo tụ hấp phụ 50 2.9 Chất rắn lơ lửng lọc 51 2.10 Chất rắn hòa tan sau làm bay hết nƣớc 52 2.5 Nƣớc rỉ rác lọc sau keo tụ hấp phụ 43 3.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tuyến tính COD 60 mật độ quang 3.2 Ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ không hoạt hóa 61 3.3 Ảnh hƣởng thời gian keo tụ hấp phụ bùn đỏ 62 khơng hoạt hóa 3.4 Ảnh hƣởng pH bùn đỏ khơng hoạt hóa 63 3.5 Ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ hoạt hóa 65 3.6 Ảnh hƣởng thời gian keo tụ hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa 66 3.7 Ảnh hƣởng pH bùn đỏ hoạt hóa 68 3.8 Nƣớc rỉ rác lọc sau keo tụ hấp phụ 68 3.9 Đồ thị đƣờng chuẩn đo quang màu phức sắt(III) 70 3.10 Ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ đem chiết 71 3.11 Ảnh hƣởng thời gian chiết Fe3+ có bùn đỏ 72 3.12 Ảnh hƣởng nồng độ [H2O2]o đến hiệu suất xử lý 73 COD(%) 3.13 3.14 Ảnh hƣởng nồng độ [ FeIII(C2O4)33 ]ođến hiệu suất xử lý COD (%) Nƣớc rỉ rác xử lý Fenton 75 76 - 66 - hóa nên có diện tích bề mặt lớn Diện tích tiếp xúc hạt lớn tạo cầu nối liên kết hạt lơ lửng nƣớc rỉ rác lắng dễ dàng nên dẫn đến tính hấp phụ hợp chất hữu tăng Khi lƣợng bùn đỏ hoạt hóa tăng lên đến khối lƣợng định thì khả hấp phụ keo tụ bùn đỏ không thay đổi b) Khảo sát ảnh hưởng thời gian keo tụ hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian keo tụ hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa đƣợc thể bảng 3.7 đƣợc biểu diễn hình 3.6 Bảng 3.7 Ảnh hưởng thời gian keo tụ hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa Thời gian ( phút ) D 1,3635 1,3920 1,4428 1,4734 1,4267 1,3897 HCOD ( % ) 30,90 33,92 39,31 42,54 37,59 33,69 TDS ( g/l ) 10,84 10,92 14,18 6,50 13,36 19,04 TSS ( mg/l ) 725 682 573 442 575 745 10 15 20 25 30 Các giá trị bảng 3.7 đƣợc biểu diễn đồ thị sau: Hiệu suất khử COD TDS ( g/l ) TSS ( mg/l ) Kết xử lý TDS TSS 50 25 1000 20 800 15 600 10 400 200 40 20 10 0 10 15 20 25 Thời gian (phút) 30 35 TSS (mg/l) TDS (g/l) HCOD (%) 30 0 10 15 20 Thời gian (phút) 25 30 35 Hình 3.6 Ảnh hưởng thời gian keo tụ hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa - 67 - Kết hình 3.6 cho thấy tăng thời gian keo tụ hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa hiệu suất khử COD tăng cực đại 42,54% hàm lƣợng TDS, TSS giảm cực tiểu thời gian 20 phút Khi thời gian keo tụ hấp phụ lớn 20 phút hiệu suất khử COD giảm, cịn TDS TSS tăng lên c) Khảo sát ảnh hưởng pH bùn đỏ hoạt hóa Kết khảo sát ảnh hƣởng pH bùn đỏ hoạt hóa đƣợc hiển thị bảng 3.8 đƣợc biểu diễn hình 3.7 Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH bùn đỏ hoạt hóa pH D 1,5057 1,5875 1,5271 1,4193 1,3220 1,2633 HCOD (%) 45,96 54,61 48,22 36,82 26,51 20,30 TDS (g/l) 11,44 5,25 11,18 12,33 13,08 14,16 TSS (mg/l) 412 239 445 535 563 575 Các giá trị bảng 3.8 đƣợc biểu diễn đồ thị sau: Kết xử lý TDS TSS 40 TDS (g/l) HCOD (%) 50 30 20 10 TDS ( g/l ) TSS ( mg/l ) 20 1000 16 800 12 600 400 200 0 pH 0 pH Hình 3.7 Ảnh hưởng pH bùn đỏ hoạt hóa TSS (mg/l) Hiệu suất khử COD 60 - 68 - Kết phân tích từ đồ thị hình 3.7 cho thấy hiệu xử lý COD đạt cao 54,61% hàm lƣợng TDS, TSS giảm thấp pH = Khi tăng pH lên cao hiệu suất khử COD giảm, TDS TSS tăng Điều đƣợc giải thích nhƣ bùn đỏ khơng hoạt hóa.Tuy nhiên pH tăng lên thì độ bền keo giảm, keo tụ nhỏ dẫn đến hiệu xử lý giảm nƣớc rỉ rác không Sự thay đổi pH không dẫn đến thay đổi chất chất bị hấp phụ mà làm ảnh hƣởng đến nhóm chức bề mặt chất hấp phụ d) Kết ảnh hưởng bùn đỏ hoạt hóa Bảng 3.9 Ảnh hưởng bùn đỏ hoạt hóa BCL Khánh Nƣớc rỉ rác xử lý bùn Sơn đỏ hoạt hóa mg/l 2732 230 TDS g/l 20,723 5,19 COD mgO2/l 5559 2514 Cu mg/l 0,0829 0,0429 Pb mg/l 0,1035 0,0959 Zn mg/l 0,5351 0,2309 Cd mg/l 0,0259 0,0102 STT Chỉ Tiêu Đơn vị TSS Khi sử dụng 8g bùn đỏ hoạt hóa vào 200ml nƣớc rỉ rác khuấy thời gian 20 phút điều kiện pH = để keo tụ hấp phụ thì kết đạt đƣợc tốt thị bảng 3.9 Các số COD, TDS, TSS giảm so với nƣớc rỉ rác đầu vào ban đầu Hàm lƣợng kim loại có nƣớc rỉ rác giảm Hiệu suất khử COD 54,79%, hiệu suất TSD 74,95% hiệu suất TSS 91,58% - 69 - Hình 3.8 Nước rỉ rác lọc sau keo tụ hấp phụ e) So sánh kết xử lý bùn đỏ không hoạt hóa bùn đỏ hoạt hóa Bảng 3.10 So sánh ảnh hưởng bùn đỏ khơng hoạt hóa bùn đỏ hoạt hóa Sau xử lý Sau xử lý bùn đỏ bùn đỏ không hoạt hóa hoạt hóa mg/l 689 230 20,723 g/l 12,01 5,19 5559 mgO2/l 3418 2514 S Chỉ Trƣớc TT tiêu xử lý TSS 2732 TDS COD Đơn vị Từ kết bảng 3.10 thể bùn hoạt hóa làm cho TSS, TDS, COD giảm nhiều so với bùn đỏ khơng hoạt hóa Khi hoạt hóa kích thƣớc hạt nhỏ, lƣợng nƣớc bên cấu trúc hạt đƣợc phóng tích thì khả hấp phụ keo tụ cao Bùn đỏ hoạt hóa keo tụ hấp phụ tốt bùn đỏ không hoạt hóa nhƣng số COD cịn cao nƣớc rỉ rác đƣợc tiếp tục xử lý phƣơng pháp oxy hóa nâng cao Fenton - 70 - 3.2 CHIẾT Fe(III) TRONG BÙN ĐỎ BẰNG OXALAT/UV MẶT TRỜI 3.2.1 Phƣơng trình đƣờng chuẩn phức sắt (III) Tạo dung dịch phức FeIII(C2O4)33- cách lấy tỉ lệ thể tích FeCl3 1M: H2C2O4 1M = 1: Định mức dung dịch phức FeIII(C2O4)33- thành dung dịch có nồng độ 200ppm, 400ppm, 600ppm, 800ppm, 1000ppm D Lấy mẫu quét thu đƣợc bƣớc sóng hấp thu cực đại  max = 420 nm 1,6 1,4 1,2 0,8 0,6 0,4 0,2 y = 0,0015x - 0,0459 R2 = 0,9969 200 400 600 800 1000 1200 C ( mg/l ) Hình 3.9 Đồ thị đường chuẩn đo quang màu phức sắt (III) oxalat Kết hình 3.9 có phƣơng trình đƣờng chuẩn y= 0,0015x - 0,0459 Dựa vào phƣơng trình đƣờng chuẩn xác định đƣợc nồng độ sắt chiết sắt bùn đỏ oxalat/UV mặt trời 3.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ đem chiết Kết khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng bùn đỏ đem chiết đƣợc thể bảng 3.11 đƣợc hiển thị hình 3.10 Bảng 3.11 Ảnh hưởng khối lượng bùn đỏ đem chiết M (g) 10 12 14 D 0,4367 0,6228 0,7122 0,5837 0,5197 C (mg/l) 321,73 445,80 504,40 419,73 375,86 - 71 - Các giá trị bảng 3.11 đƣợc biểu diễn đồ thị sau: Kết chiết sắt (III) 600 500 400 C (mg/l) 300 200 100 0 10 Khối lượng bùng đem chiết (g) 12 14 16 Hình 3.10 Ảnh hưởng khối lượng bùn đỏ đem chiết Từ kết hình 3.10 cho thấy lƣợng sắt chiết nhiều khối lƣợng bùn đỏ tối ƣu 10g Khi tăng lƣợng bùn đỏ 10 gam thì lƣợng sắt chiết giảm Tỉ lệ khối lƣợng lựa chọn thích hợp để chiết sắt bùn đỏ : axit oxalic = 1: Điều chứng tỏ hiệu việc chiết sắt từ bùn đỏ dung dịch axit oxalic phụ thuộc vào tỉ lệ khối lƣợng bùn đỏ axit oxalic 3.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian chiết Fe3+có bùn đỏ Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian chiết Fe 3+có bùn đỏ đƣợc hiển thị bảng 3.12 đƣợc biểu diễn hình 3.11 Bảng 3.12 Ảnh hưởng thời gian chiết Fe3+có bùn đỏ khơng hoạt hóa Thời gian (phút) 60 90 120 150 180 D 0,4840 0,6472 0,7855 0,7393 0,7390 C (mg/l) 353,26 462,06 554,26 523,46 523,26 - 72 - Các giá trị bảng 3.12 đƣợc biểu diễn đồ thị: Kết chiết sắt(III) 600 C (mg/l) 500 400 300 200 100 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Thời gian chiết sắt (III) Hình 3.11 Ảnh hưởng thời gian chiết sắt (III) có bùn đỏ Kết hình 3.11 cho thấy thời gian chiết sắt đạt hiệu cao 120 phút Khi tăng thời gian chiết sắt lên thì lƣợng sắt chiết không thay đổi Hiệu suất chiết sắt từ bùn đỏ dung dịch axit oxalic phụ thuộc vào lƣợng ánh sáng mặt trời thời gian phản ứng Dƣới tác dụng ánh sáng mặt trời, hỗn hợp đƣợc khuấy liên tục máy khuấy từ thời gian 120 phút, màu bùn đỏ chuyển hoàn toàn thành trắng dung dịch chiết xuất màu vàng chanh Khi chiếu xạ thời gian dài thì hàm lƣợng sắt oxalat chiết hầu nhƣ không thay đổi 3.3 XỬ LÝ FENTON QUANG HÓA FeIII(C2O4)33-/H2O2/ÁNH SÁNG MẶT TRỜI 3.3.1 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ [H2O2]o Kết khảo sát ảnh hƣởng nồng độ [H2O2]o đƣợc hiển thị bảng 3.13 đƣợc biểu diễn hình 3.12 - 73 - Bảng 3.13 Ảnh hưởng nồng độ [H2O2]o Thời gian 10 20 30 40 50 phút phút phút phút phút Phút 50 mg/l 55,74 60,31 64,05 66,22 67,43 68,01 100 mg/l 56,53 61,45 66,27 67,06 68,38 69,44 150 mg/l 59,42 67,21 74,54 75,09 75,99 77,13 200 mg/l 57,17 63,23 70,04 71,35 72,29 73,97 250 mg/l 56,52 59,64 65,77 70,01 68,73 69,52 [H2O2]o 60 Các giá trị bảng 3.13 đƣợc biểu diễn đồ thị: HCOD (%) 80 75 50 mg/l 70 100 mg/l 65 150 mg/l 60 200 mg/l 55 250 mg/l 50 10 20 30 40 50 60 70 Thời gian (phút) Hình 3.12 Ảnh hưởng nồng độ [H2O2]o đến hiệu suất xử lý COD (%) Ở điều kiện pH = 3, nồng độ FeIII(C2O4)33- thêm vào 50 mg/l kết thể hình 3.12 cho thấy nồng độ H2O2 tối ƣu 150 mg/l sau 30 phút xử lý hiệu suất khử COD 74,54% Và sau 60 phút xử lý 77,13% Việc tăng [H2O2]o làm hiệu suất COD tăng lên, nhiên đến nồng độ định thì hiệu suất bắt đầu giảm - 74 - Khi lƣợng H2O2 dƣ nhiều có phản ứng H2O2 với gốc HO• vừa sinh theo phản ứng: HO + H2O2 → H2O + HO2 HO + HO2 → H2O + O2 Ngồi việc dƣ H2O2 nhiều vừa khơng kinh tế vừa ảnh hƣởng đến môi trƣờng sống vi sinh sử dụng phƣơng pháp trƣớc phƣơng pháp xử lí vi sinh Vì [H2O2]o phù hợp nghiên cứu 150 mg/l Trong trƣờng hợp khơng có hỗ trợ UV (Fenton truyền thống) hiệu suất xử lý COD đạt thấp Điều chứng tỏ lƣợng xạ UV mặt trời nâng cao hiệu xử lý cho trình Fenton 3.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ FeIII(C2O4)33 đến hiệu suất xử lý COD (%) Bảng 3.14 Kết ảnh hưởng nồng độ FeIII(C2O4)33đến hiệu suất xử lý COD (%) Thời gian 10 20 30 40 50 60 phút phút phút phút phút phút 25 mg/l 54,91 59,33 65,92 66,08 67,41 68,19 50 mg/l 58,01 67,24 70,22 71,67 72,88 73,15 75 mg/l 60,02 62,69 68,32 69,98 70,64 71,55 100 mg/l 55,82 58,08 66,54 68,03 69,01 69,97 [FeIII(C2O4)33]o Kết khảo sát ảnh hƣởng nồng độ FeIII(C2O4)33 đến hiệu suất xử lý COD (%) đƣợc hiển thị bảng 3.14 đƣợc biểu diễn hình 3.13 - 75 - Các giá trị bảng 3.14 đƣợc biểu diễn hình sau: 80 HCOD (%) HCOD (%) 75 25 mg/l 70 50 mg/l 65 60 75 mg/l 55 100 mg/l 50 20 40 60 80 Thời gian (phút) Hình 3.13 Ảnh hưởng nồng độ [FeIII(C2O4)33]o đến hiệu suất khử COD (%) Kết hình 3.13 cho thấy hiệu suất xử lý COD 70,22 % sau 30 phút xử lý tăng 73,15% sau 60 phút Khi tăng nồng độ phức sắt oxalat thì hiệu xử lý COD có xu hƣớng tăng, nhƣng tăng 50 mg/l hiệu xử lý tăng khơng đáng kể nồng độ muối phức sắt tăng lên cao thì làm tăng TDS độ dẫn điện nƣớc rỉ rác Trong phức sắt oxalat chủ yếu tồn dạng FeIII(C2O4)+ FeIII(C2O4)2 khả quang hoạt thấp Khi tăng nồng độ phức sắt oxalat lên FeIII(C2O4)+ FeIII(C2O4)2lần lƣợt bị chuyển thành FeIII(C2O4)33sẽ quang hoạt tốt xảy theo phản ứng sau: FeIII(C2O4)+ + C2O42 → FeIII(C2O4)2 (k=3.31×106 M-1 ) FeIII(C2O4)2+ C2O42 → FeIII(C2O4)33 (k=2.75×104 M-1 ) Dƣới điều kiện ánh sáng mặt trời phức sắt oxalat hấp thụ ánh sáng mặt trời tạo gốc OH• với hiệu suất lƣợng tử cao 2FeIII(C2O4)33- + hFe2+ + 5C2O42- + 2CO2 Và nhƣ Fe2+ đƣợc tạo thành phản ứng với H2O2 có dung dịch để tạo gốc OH• phản ứng Fenton Fe2+ + H2O2 + 3C2O42-FeIII(C2O4)33- + OH- + OH• - 76 - Hình 3.14 Nước rỉ rác xử lý Fenton - 77 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài: ″Nghiên cứu xử lý dịch rỉ nƣớc thải bãi rác Khánh Sơn – Hòa Khánh bùn đỏ Tân Rai Lâm Đồng oxy hóa nâng cao Fenton″ Chúng tơi rút đƣợc số kết luận nhƣ sau: 1) Dùng bùn đỏ khơng hoạt hóa bùn đỏ hoạt hóa để keo tụ hấp phụ Dùng bùn đỏ không hoạt hóa để keo tụ hấp phụ có khả xử lý COD, TDS, TSS hiệu khối lƣợng 10g pH = thì kết đƣợc tốt với hiệu suất khử COD 38,51%, hiệu suất TDS 42,04%, hiệu suất TSS 74,78% Dùng bùn đỏ hoạt hóa để keo tụ hấp phụ có khả xử lý COD, TDS, TSS hiệu khối lƣợng 8g pH = thì kết đạt đƣợc tốt với hiệu suất khử COD 54,79%, hiệu suất TDS 74,95%, hiệu suất TSS 91,58% hàm lƣợng kim loại giảm Dùng bùn đỏ hoạt hóa keo tụ hấp phụ COD, TDS, TSS giảm tốt so với bùn đỏ khơng hoạt hóa Nhƣng số COD cao nƣớc rỉ rác đƣợc tiếp tục xử lý phƣơng pháp oxy hóa nâng cao Fenton 2) Chiết sắt bùn đỏ oxalat/UV mặt trời Với khối lƣợng bùn 10g thời gian chiết 120 phút thì lƣợng sắt chiết tối ƣu 3,5g 3) Quá trình Fenton hệ FeIII(C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời Điều kiện tốt cho việc xử lý nƣớc rỉ rác dƣới ánh sáng mặt trời pH=3, [H2O2]o= 150 mg/l, [FeIII(C2O4)33-]o= 50 mg/l, thì hiệu suất khử COD (%) 74,54% sau 30 phút xử lý - 78 - B KIẾN NGHỊ Nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm giảm đƣợc lƣợng chất thải dƣ thừa để keo tụ hấp phụ chất độc hại có nƣớc rỉ rác Từ phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc thực phịng thí nghiệm, đề xuất ứng dụng phƣơng pháp xử lý nƣớc rỉ rác quy mô lớn - 79 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi (2002), Cơ sở Hóa học Phân tích, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Hoàng Huệ “Xử lý nước thải”, (4/2005) Trƣờng đại học Kiến Trúc Hà Nội, nhà xuất xây dựng [3] Trần Mạnh Hùng (2012), Nghiên cứu thành phần, tính chất bùn đỏ định hướng ứng dụng lĩnh vực môi trường, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa Học Tự Nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh [4] Dƣơng Nguyên Khang (2010), phương pháp xử lý nước thải Trƣờng đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh [5] Trần Mạnh Lục (2012), Bài giảng hóa học hệ phân tán Keo, Đà Nẵng [6] Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội [7] Nguyễn Trung Minh (2011), Hạt vật liệu chế tạo từ bùn đỏ Bauxit Bảo Lộc định hướng ứng dụng xử lý nước thải, Viện Địa chất - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam- Tạp chí khoa học trái đất [8] Nguyễn Trung Minh, Nguyễn Đức Chuy, Cù Sĩ Thắng, Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Kim Thƣờng, Nguyễn Trung Kiên, Trần Thị Thu Phƣơng, Nguyễn Kim Thùy, Nguyễn Minh Thành,Trần Minh Trí (2010), Bùn đỏ bauxit Tây Nguyên,vật liệu xử lý ô nhiễm kim loại nước thải, Tạp chí địa chất [9] Báo Đà Nẵng.vn (2011), Bãi rác Khánh Sơn, Nước rỉ gây ô nhiễm [10] Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, Nhà xuất khoa học kĩ thuật , Hà Nội [11] Tƣ liệu bãi Rác Khánh Sơn (2012), Phịng Cơng nghệ môi trường (thuộc Công ty TNHH MTV Môi trƣờng Đô Thị Đà Nẵng) - 80 - [12] Bùi Xn Vững (2010), Bài giảng mơn phương pháp phân tích cơng cụ, Đà Nẵng [13] Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2005), Các q trình oxi hố nâng cao xử lí nước nước thải, Cở sở khoa học ứng dụng, Nhà xuất khoa học kĩ thuật [14] Nguyễn Qúy Thép (2011), Nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ, Phân viện nguyên tố thuộc Viện Khoa học Vật Liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Tiếng Anh: [15] Huynh Ky Phuong Ha,Tran Thi Ngoc Mai, Nguyen Le Truc, a study on activation process of red mud to use as an arsenic adsorbent, Faculty of Chemical Engineering, Ho Chi Minh city University of Technology, Vietnam [16] K, Nakwan, (2002) Leachate composition in the world [17] J Prousek, E Palackova, S Priesolova, L Markova, A Alevova (2004), Fenton and Fenton - like AOPs for wastewater treatment, From laboratory- to- plant- scale application Department of Environment Engineering, Faculty of Chemical and Food Technology, Slovak Technical University [18] O Primo, M.J Rivero, I Ortiz (2005), Fenton Process for the treatment of landfill leachate, Department of Chemical Engineering, University of Cantabria, Avda.de los Castros s/n, 39005 Santander Spain [19] Talinli I and Anderson G.K., Interference of hydrogen peroxide on the standard COD test, Water Res., Vol 26, (1992), 107 – 110 [20] YU Zhang-long, SHI Zhi-xia, CHEN Yong-mei, NIU Yin-jian1,WANG Yong-xia, WAN Ping-yu, (2012) Red-mud treatment using oxalic acid by UV irradiation assistance,Trans Nonferrous MetSoc China ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ HƢỚNG DƢƠNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH RỈ NƢỚC THẢI CỦA BÃI RÁC KHÁNH SƠN - HÒA KHÁNH BẰNG BÙN ĐỎ TÂN RAI LÂM ĐỒNG VÀ OXY HÓA NÂNG CAO FENTON Chuyên ngành: Hóa. .. dịch rỉ nƣớc thải bãi rác Khánh Sơn – Hòa Khánh bùn đỏ Tân Rai Lâm Đồng oxy hóa nâng cao Fenton? ?? Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu phân hủy chất thải từ chất độc hại có nƣớc rỉ trƣớc thải ngồi môi trƣờng... − Thành phần nƣớc rỉ từ bãi rác thải − Công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác thải − Các phƣơng pháp xử lý nƣớc rỉ rác thải − Các phƣơng pháp oxy hóa nâng cao − Tổng quan bãi rác Khánh Sơn Ý nghĩa khoa học