BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ:NGUYÊN CỨU VỀ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA TIỀN OZONE HÓA TRONGPHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ KHI XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHỘM

GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ***** HÓA LÝ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ: NGUYÊN CỨU VỀ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA TIỀN OZONE HÓA TRONG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ KHI XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHỘM GVHD: HUỲNH TẤN NHỰT NHÓM THỰC HIỆN: 05 Lê Việt Mỹ (NT) : 13149239 Nguyễn Ngọc Linh : 13149209 Nguyễn Văn Linh : 13149214 Lê Thị Mai : 13127131 Đinh Ngọc Nam : 12149603 Nguyễn Minh Khiêm: 12149110 Lê Việt Long : 13149224 Đinh Thị Triều Mến : 13149233 Lê Thị Bích Loan : 13115265 Triệu Thị Liên : 13115256 Nguyễn Thị Kim Liên : 13149205 Nguyễn Thới Đăng Khoa: 13149186 Đinh Nhật Minh : 13149235 Vũ Tuấn Kiệt : 13127113 Tháng 9/2014 – TP.HCM NHOM Page GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm MỤC LỤC Nội dung Trang KHÁI QUÁT GIỚI THIỆU MỤC TIÊU VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .5 4.1.Đặc tính nước thải 4.2.Thí nghiệm ozone hóa .5 4.3.Thí nghiệm hóa lý 4.4.Thí nghiệm lọc nano .6 KẾT QUẢ VÀ PHƯƠNG PHÁP 5.1 Xử lý hóa lý nước thải mà khơng ozon hóa 5.2 Xử lý hóa lý ozon hóa nước (30 phút) .9 5.3 Xử lý hóa lý ozon hóa nước (60 phút) .10 5.4 Thí nghiệm lọc nano 11 KẾT LUẬN 13 LỜI CẢM ƠN 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 NHOM Page GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm Nghiên cứu ảnh hưởng tiền ozone hóa phương pháp hóa lý xử lý nước thải dệt nhuộm Khái quát: Hóa lý trình sinh học phương pháp phổ biến cho xử lý nước thải dệt may Tuy nhiên, nhiều trường hợp hiệu loại bỏ chất ô nhiễm tăng lên thông qua kết hợp phương pháp thông thường với phương pháp nâng cao Trong báo này, ban đầu ảnh hưởng ozon hóa lên q trình đơng tụ kết nghiên cứu nước thải dệt nhuộm từ ngành cơng nghiệp nhuộm, in hồn thiện Sau đó,một số thí nghiệm lọ (jar-test) thực cách sử dụng nước thải trước sau q trình ozon hóa, với lần phản ứng thời gian 30 60 phút Điểm bật ozon hóa thời gian ngắn thúc đẩy q trình đơng tụ, kết đạt sau lắng COD giảm 57% độ đục giảm 95% Sau đó, hai màng NF (Nano Filatration) khác thử nghiệm sử dụng cho dòng nước thải sau ozone hóa giai đoạn hóa lý để giảm độ ngấm nước COD Thí nghiệm NF tiến hành máy phịng thí nghiệm có chứa mơ-đun mặt phẳng với diện tích ảnh hưởng 120 cm2 Màng thử nghiệm Desal DK-5 từ Osmonics NF-90 từ Dow Chemical Kết cho thấy hàm lượng COD khoảng 100 mg/L độ dẫn màng lọc nano khoảng 0,5 mS/cm màng NF-90 Giới thiệu Tác động mơi trường ngành cơng nghiệp dệt may có liên quan tới việc tiêu thụ nước lớn thải số lượng lớn phẩm màu chất ô nhiễm khác vào nước thải Ngày nay, phương pháp xử lý hóa lý sinh học chủ yếu áp dụng cho chất thải Lượng chất thải thải mơi trường giảm xuống tái sử dụng nước thải dệt nhuộm sau xử lý Việc đồng thời tiết kiệm nước, hóa chất lượng Tương tự vậy, chất lượng nước thải xử lý cải thiện phương pháp xử lý thông thường kết hợp với quy trình tiên tiến (q trình oxy hóa tiên tiến, hấp thu cacbon hoạt hóa, ion hóa hay kỹ thuật màng lọc…) [1] Q trình oxy hóa hóa học làm giảm hợp chất hữu khơng sinh thêm chất thải Trong q trình oxy hóa này, chất oxy hóa phổ biến ozone, H2O2 kết hợp với xạ tia cực tím (UV) Ozone chất oxy hóa mạnh việc xử lý nước nước thải Khi hòa tan nước, ozone phản ứng với nhiều hợp chất hữu theo hai cách khác nhau: q trình oxy hóa trực NHOM Page GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm tiếp, giống phân tử ozone, hay phản ứng gián tiếp thông qua việc hình thành chất oxy hóa thứ cấp chẳng hạn gốc tự đặc biệt gốc hydroxyll Bằng cách ozon hóa chất hữu giảm phẩm màu COD thúc đẩy trình phân hủy sinh học cacbon hữu giai đoạn sau sinh học [2] Xử lý hóa lý làm giảm chất hịa tan, chất làm đục, chất keo, chất không kết li màu từ q trình nhộm Tùy thuộc vào tính chất nước thải, COD nước thải dệt may giảm từ 50% đến 70% sau tối ưu hóa điều kiện hoạt động (pH, nồng độ chất keo nồng độ chất kết bông) [3,4] Trong số trường hợp, tùy thuộc vào đặc tính nước độ cứng nước q trình ozon hóa ban đầu cải thiện đáng kể hiệu trình keo tụ [5-7] Trước thực trình xử lí việc cải thiện xử lý hóa lý giảm liều lượng chất kết li cho phép lưu lượng dịng chảy lớn mà khơng cần tốn nhiều ozone Tác dụng làm ngưng tụ ozone liên quan đến tượng hóa lý để cải thiện kết bơng trầm tích, tuyển lọc trực tiếp kết tiền ozon hóa Các tượng tạo mơ hình rộng thơng qua hiệu ứng gián tiếp tạo nhờ q trình tiền ozon hóa Kết thay đổi phân bố kích thước hạt có kích thước lớn, hình thành hạt keo từ chất hữu hòa tan, cải thiện việc loại bỏ TOC độ đục mờ sau lắng, tuyển lọc tăng độ kết dính vi khuẩn với [8] Về công nghệ màng lọc, màng lọc siêu cấp áp dụng để phục hồi hóa chất phụ trợ tác nhân kết dính từ hồ nước thải chất có phân tử lượng cao thuốc nhuộm khơng hịa tan (ví dụ màu chàm) từ nước thải nhuộm Tuy nhiên, khơng loại bỏ thuốc nhuộm có trọng lượng phân tử thấp [9,10] Các phương pháp cho màng lọc xử lý lọc nano với lọc thẩm thấu ngược,bởi màng siêu lọc khơng thể loại bỏ COD độ dẫn điện, ảnh hưởng nhẹ vào màu sắc [11,12] Tuy nhiên, nhược điểm q trình suy giảm tốc độ dịng chảy gây tích tụ phân tử bề mặt màng [13,14] Mục tiêu: Mục tiêu đề xuất hệ thống xử lý nước thải để tái sử dụng nước nhà máy dệt may Để ngăn chặn mức độ tắc nghẽn nghiêm trọng qua màng, hiệu xử lý hóa lý tăng cường biện pháp tiền ozone hóa chất thải vào màng mơ-đun chứa nồng độ COD thấp Để thực mục tiêu này, trước hết nghiên cứu ảnh hưởng giai đoạn ozon hóa nước thải, thứ hai đánh giá hiệu xử lý hóa lý theo thời gian ozon hóa cuối thử nghiệm màng lọc nano COD giữ lại muối NHOM Page GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm Vật liệu phương pháp: Theo mục tiêu trên, công việc chia thành bốn bước sau: phân tích đặc tính nước thải, thí nghiệm ozon hóa, xử lý hóa lý, thí nghiệm lọc nano Đặc tính nước thải: Các thơng số phân tích COD, pH, độ đục dẫn điện COD xác định máy Spectroquant Nova 60 từ công ty Merck, độ đục máy D-112 từ Dinko, độ dẫn pH đo dụng cụ CRISON 3.1 Spectroquant Nova 60 NHOM D-112 từ Dinko Page CRISON GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt 3.2 Nhóm Thí nghiệm ozon hóa: Các thí nghiệm ozon hóa thực nhà máy có phịng thí nghiệm từ Multiozono trang bị với bồn chứa, lò phản ứng 25L ba máy phát điện ozone cho sục oxy tinh khiết Nồng độ ozone thiết lập từ đến 12gO3/h Thể tích nước thải oxy hóa 50L thí nghiệm Nước thải bơm từ bể chứa cho hệ thống phản ứng tiếp xúc với tốc độ dịng chảy 1000L/h sau quay trở lại bể chứa q trình oxy hóa Trong tất thí nghiệm nồng độ ozone thiết lập 1gO3/h, suốt thời gian thí nghiệm 30 60 phút 3.3 Thí nghiệm hóa lý: Thí nghiệm hóa lý thực máy khuấy jar-test từ Cipecma S.A Thí nghiệm sử dụng chất kết tủa UPAX-33 (12,8% Al 2O3) từ Kemira, S.A hai chất kết (ion âm ref 77.171 ref ion dương 77.155) NALCO Các nguyên liệu bao gồm 900 ml mẫu lọ, sau chất kết tủa thêm vào trộn nhanh (180 vòng/phút) thời gian phút Sau đó, vận tốc giảm (30 vịng/phút) chất kết thêm vào trộn 15 phút Sau đó, lấy mái chèo để hạt cố định (khối lượng bùn, V60) Các thông số nghiên cứu pH (PHAD) thêm vào nước thải, nồng độ chất kết tủa nồng độ chất tạo Để nghiên cứu ảnh hưởng thông số khác nhau, theo kết thu trước đó, nồng độ chất kết tủa thay đổi từ 100 đến 1000mg/L & nồng độ chất tạo từ 0,5 đến 2mg/L [3] Các giá trị PHAD sửa đổi từ đến 10 tùy thuộc vào kinh nghiệm Thay đổi pH cách thêm HCl 0,1N dung dịch NaOH 0,1N NHOM Page GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm Thí nghiệm lọc nano (NF): Thí nghiệm màng nano thực cách sử dụng máy lọc nano phịng thí nghiệm Hình thái máy quan sát hình NF mơ-đun mặt phẳng hiệu diện tích màng 0.012m Màng thử nghiệm DL5 từ Osmonics NF-90 từ Dow Chemical 3.4 Hình 1: Máy lọc nano phịng thí nghiệm Điều kiện hoạt động cho màng áp lực xuyên màng 0.20MPa tốc độ dòng chảy nguồn cấp liệu 0.4m3/h 25oC Thời gian hoạt động máy 10 tiếng.sau trình Thẩm thấu lọc nước thải đưa vào bể để tái chế Sau thẩm thấu, dòng chảy loại bỏ tái trở lại bể chứa Các dòng chảy thấm JP (L/m 2h) độ muối RSALT (%) xác định thí nghiệm Ngồi ra, phần cuối thí nghiệm COD phân tích NHOM Page GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm Kết thảo luận: Bảng cho thấy đặc tính nước thải sau trung hịa với carbon dioxit từ q trình kị khí tạo liên tục máy điện thấy nước thải phải xử lý trước xả vào cống Bên cạnh đó, cần có trình lọc để loại bỏ độ dẫn điện sau xử lý phương pháp thông thường để tái sử dụng Table 1: Đặc tính nước thải Tham số COD( mg/L) Độ đục( NTU) Dẫn( mS/cm) pH Nước thải 1780 100 3.7 7.4 Xử lý hóa lý nước thải mà khơng dùng ozon hóa: *Ảnh hưởng pHAD: Thí nghiệm ban đầu thực với nồng độ chất kết tủa 500mg/L 1mg/L cation polyelectrolyte Nồng độ pH mẫu nước thải xác định từ đến 10 Kết cho thấy việc loại bỏ COD tốt pH = cụm xốp (flocs)- (khối chất rắn hình thành cống phản ứng sinh hóa) khơng thể hình thành độ pH cao kích thước chúng nhỏ (Bảng 2) Các cụm xốp(flocs) nhỏ tác nhân làm tăng độ đục 4.1 Bảng 2: Ảnh hưởng độ pH độ đục nước thải COD pH Nồng độ chất kết tủa( mg/L) Nồng độ chất tạo (mg/L) Độ dẫn (mS/cm) Độ đục (NTU) COD (mg/L) Hiển thị pH V60 (ml/L) 10 500 4.6 144 1700 9.7 44 500 4.3 139 1640 7.9 52 500 4.2 132 1527 7.4 54 500 4.0 123 1490 6.9 57 500 4.2 48.5 1278 5.9 95 500 4.1 129 1525 4.9 55 *Ảnh hưởng chất kết tủa: Giữ độ pH nước mức thay đổi liều lượng chất kết tủa (100-1000 mg/L), quan sát cho thấy mức 750 mg/L giá trị COD độ đục thấp (Bảng 3) NHOM Page GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm Bảng 3: Ảnh hưởng nồng độ chất kết tủa COD độ đục pH = Nồng độ chất kết tủa (mg/L) Nồng độ chất tạo (mg/L) Độ dẫn (mS/cm) Độ đục (NTU) COD (mg/L) Hiển thị pH V60 (ml/L) 1000 4.4 43.3 1294 4.8 85 750 4.3 25.9 1135 4.9 100 500 4.2 51.9 1280 5.0 60 250 4.2 80 1390 5.2 48 100 4.1 100 5.4 *Ảnh hưởng chất đa điện phân(polyelectrolyte): Một pHAD liều lượng chất kết tủa tối ưu hóa, số thí nghiệm tiến hành với anion khác nồng độ cation polyelectrolyte (0,5-2,0 mg/L) Trong trường hợp này, kết giống xét nồng độ COD hiệu loại bỏ độ đục nồng độ cụm xốp(flocs) (Bảng 4) Kết có chất kết tủa thêm vào jar-tests Bảng 4: Ảnh hưởng nồng độ polyelectrolyte COD độ đục (pH = 750mg/L UPAX) Nồng độ chất tạo (mg/L) Độ dẫn( mS/cm) Độ đục (NTU) COD (mg/L) Hiển thị pH V60 (ml/L) 2.0 4.2 26.3 1200 4.9 90 Cation 1.0 4.2 26.0 1192 4.9 96 0.5 4.2 26.1 1185 5.0 100 2.0 4.2 26.0 1145 4.9 108 Anion 1.0 4.2 25.7 1155 5.0 110 0.5 4.3 25.9 1150 5.0 105 Tóm lại, điều kiện tối ưu cho việc xử lý nước thải dệt nhuộm pH = 750 mg/L UPAX-33 Các điều kiện dẫn đến hiệu loại bỏ COD 36% hiệu loại bỏ độ đục 74% Xử lý hóa lý đối vơi nước ozon hóa (30 phút): *Ảnh hưởng pHAD: Jar-test cho thấy việc loại bỏ COD độ đục tốt đạt pH = 6.5 Như trường hợp trước, nồng độ pH cao làm cho flocs không hình thành Việc loại bỏ COD độ đục tăng lên 58% 95% *Ảnh hưởng chất kết tủa: Trong bước này, thí nghiệm thực pH = 6.5 liều lượng chất kết tủa khác (100-1000mg/L) Kết cho thấy nồng 4.2 NHOM Page GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm độ chất kết tủa tốt 400mg/L Theo kết thu được, điều kiện hoạt động tối ưu pH = 6.5 400mg/L UPAX-33 Bảng cho thấy cách kết hợp q trình oxy hóa q trình hóa lý làm tăng việc loại bỏ COD độ đục Trong thực tế, việc loại bỏ độ đục gần 100% Bảng 5: Đặc tính nước hiệu sau kết hợp ozon hóa 30’ xử lý hóa lý Tham số COD (mg/L) Độ đục (NTU) Độ dẫn (mS/cm) Độ pH Ozon hóa 30’ + Xử lý hóa lý Loại bỏ (%) 752 5.0 3.3 5.0 57.7 95.0 - Xử lý hóa lý ozon hóa nước (60 phút) Kết thực tế giống hệt độ pH tối ưu Tuy nhiên, nồng độ chất kết tủa tối ưu thấp so với jar-test trước Như vậy, điều kiện hoạt động tối ưu pH = 6,5 300 mg/L UPAX-33 Bảng cho thấy kéo dài thời gian ozon hóa thêm 30 phút khơng cải tiến hiệu loại bỏ COD độ đục 4.3 Bảng 6: Đặc tính nước hiệu sau kết hợp ozon hóa 60’ xử lý hóa lý Tham số COD (mg/L) Độ đục (NTU) Độ dẫn (mS/cm) Hiển thị pH Ozon hóa 60’ + xử lý hóa lý Loại bỏ (%) 768 5.0 3.0 5.2 56.8 95.0 - Hình cho thấy hiệu xử lý COD độ đục thu theo trình xử lý áp dụng Nó quan sát thấy ozon hóa tăng cường loại bỏ COD độ đục Tuy nhiên, xu hướng không xảy thời gian ozon hóa tăng lên đến 60 phút Liên quan đến độ đục, loại bỏ cải thiện đơi chút thí nghiệm ozon hóa NHOM Page 10 GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm Hình 2: Hiệu suất loại bỏ COD độ đục Thí nghiệm lọc nano: Theo kết giải thích trên, gia tăng thời gian ozon hóa tiêu thụ lượng nhiều nên việc giảm nồng độ chất kết tủa khơng đủ cao Như vậy, thí nghiệm lọc nano thực với nước thải dệt nhuộm trước phải xử lý ozon hóa (30’) qua q trình xử lý hóa lý 4.4 Hình cho thấy diễn biến dòng thấm loại bỏ muối với thời gian hoạt động thí nghiệm thực với hai màng: DK-5 NF-90 Hình 3: Diễn biến thơng lượng thấm với thời gian hoạt động NHOM Page 11 GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm Hình 4: Q trình việc lưu giữ muối thời gian hoạt động Trong hình 3, giá trị thơng lượng không đổi giai đoạn nghiên cứu hai trường hợp Tuy nhiên, màng DK-5 đạt giá trị cao thơng lượng gần lần Nó nhận thấy hình mà muối loại bỏ tốt với NF-90 đạt giá trị độ dẫn khoảng 1mS/cm Liên quan đến COD kết nhận với màng NF-90 Bảng COD giá trị độ dẫn phân tích màng thấm vào cuối thí nghiệm Chất lượng thấm màng NF-90 tốt đáng kể so với màng DK-5 Bảng 7: COD giá trị độ dẫn màng thấm cho màng DK-5 màng NF-90 Tham số COD Độ dẫn DK-5 60.7% 218mg/L 45% 1.8mS/cm NF-90 87.0% 98mg/L 85.2% 0.48mS/cm Kết luận: Ozone hóa trước cải thiện xử lý hóa lý làm giảm hàm lượng chất hữu độ đục nước thải Nồng độ chất kết tủa theo yêu cầu giảm thay đổi bề mặt keo Sự gia tăng thời gian ozon hóa không cải thiện xử lý COD sau xử lý hóa lý Liên quan đến thí nghiệm nano, NF-90 loại bỏ muối COD cao so với DK-5 Mặc dù tỷ lệ phần thông lượng thấm qua NF-90 thấp màng chọn lọc muối đáng kể cao cho màng khác Nước từ màng thấm NF-90 NHOM Page 12 GVHD: Huỳnh Tấn Nhựt Nhóm tái sử dụng nước rửa nhà máy dệt chất lượng nước đáp ứng tiêu chuẩn yêu cầu (COD