(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa fenton giá thể tầng sôi (FBR fenton)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HĨA FENTON GIÁ THỂ TẦNG SƠI (FBR – FENTON) GVHD: NGUYỄN THÁI ANH SVTH : NGUYỄN UY ĐÔNG HUỲNH DỦ TRIẾT QUANG SKL006782 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA FENTON GIÁ THỂ TẦNG SÔI (FBR – FENTON) GVHD: TS NGUYỄN THÁI ANH SVTH: NGUYỄN UY ĐÔNG MSSV: 15150060 HUỲNH DỦ TRIẾT QUANG Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019 15150119 NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN UY ĐÔNG MSSV : 15150060 HUỲNH DỦ TRIẾT QUANG 15150119 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA FENTON GIÁ THỂ TẦNG SÔI (FBR – FENTON) TÊN ĐỀTÀI: Lĩnh vực: Nghiên cứu Thiết kế Quản lý NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ - Đề xuất mơ hình thực nghiệm thông số tối ưu cần khảo sát Đánh giá công nghệ việc khảo sát hiệu xử lý Tiến hành xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp FBRFenton với mơ hình dạng mẻ dạng cột phịng thí nghiệm - - Kiểm tra thơng số đầu đầu ra: pH, COD, TSS, SS, độ màu - Phân tích đánh giá hiệu xử lý - So sánh đưa kết luận THỜI GIANTHỰC HIỆN: từ 12/05/2019 đến 21/12/2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN THÁI ANH Đơn vị công tác: KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ĐÁNH GIÁ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đồ án: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HĨA FENTON GIÁ THỂ TẦNG SƠI (FBR– FENTON) Sinh viên: NGUYỄN UY ĐÔNG HUỲNH DỦ TRIẾT QUANG Thời gian thực từ12/05/2019 đến Ngày 12/05/201931/05/2019 02/06/201907/06/22019 09/06/201914/06/2019 24/06/201906/07/2019 08/07/201913/08/2019 15/08/201927/08/2019 29/08/201910/09/2019 12/09/201926/10/2019 26/10/201922/11/2019 24/11/2019 – 14/12/2018 16/12/2019 – 21/12/2019 - PHIẾU NHẬN XÉT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP  Nhận xét CBHD  Nhận xét CBPB Người nhận xét: TS Nguyễn Thái Anh Cơ quan công tác: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Họ tên sinh viên: NGUYỄN UY ĐÔNG MSSV : 15150060 HUỲNH DỦ TRIẾT QUANG 15150119 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA FENTON GIÁ THỂ TẦNG SƠI (FBR– FENTON) Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Môi trường Ý KIẾN NHẬN XÉT 1.1 Mục tiêu nội dung: 1.2 Hình thức trình bày: 1.3 Các ưu điểm khóa luận: 1.4 Các nhược điểm khóa luận: 1.5 Thái độ, tác phong làm việc: 1.6 Các ý kiến khác: Ý KIẾ N KẾT LUẬ N Đề nghị cho bảo vệ hay không? Điểm (thang điểm 10): (Bằng chữ: ) Tp HCM, ngày tháng năm NGƯỜI NHẬN XÉT (Ký ghi rõ họ tên) BÁO CÁO NỘI DUNG ĐƯỢC ĐIỀU CHỈNH (Áp dụng khóa luận tốt nghiệp đại học) Sinh viên thực hiện: NGUYỄN UY ĐÔNG HUỲNH DỦ TRIẾT QUANG MSSV : 15150060 15150119 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HĨA FENTON GIÁ THỂ TẦNG SƠI (FBR– FENTON) NỘI DUNG CHI TIẾT ST T Nguyễn Uy Đông LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến TS Nguyễn Thái Anh, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ, động viên chúng em suốt trình thực luận văn Sự tận tình hướng dẫn, giúp đỡ động viên Thầy giúp đỡ chúng em nhiều việc hoàn thành tốt luận văn Chúng em xin cảm ơn Thầy, Cô giảng dạy Bộ môn Công nghệ Môi trường, Khoa Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt cho chúng em nhiều kiến thức bổ ích để thực khóa luận có hành trang vững cho nghiệp tương lai Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn đến nhân viên nhà trường, cán nhân viên bạn sinh viên làm việc Phịng thí nghiệm nhà trường hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trình thực thí nghiệm Vì cịn thiếu kinh nghiệm, giới hạn kiến thức khả lý luận nên luận văn cịn nhiều thiếu xót Chúng em mong q Thầy, Cơ nhận xét, góp ý kiến bảo để khóa luận chúng em hồn thiện Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, 23 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang i TÓM TẮT Hiện nay, nước thải dệt nhuộm cơng nghiệp đa dạng khó xử lý Cho đến nay, công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm vấn đề nan giải nước ta Vẫn nhiều vấn đề phải tiếp tục nghiên cứu mà đặc biệt việc xử lý COD đạt tiêu chuẩn quy định Cơng nghệ oxy hóa Fenton có khả xử lý COD khó phân huỷ sinh học nước thải dệt nhuộm đạt tiêu chuẩn môi trường nhiên chi phí xử lý cịn cao Do đó, tìm phương pháp giúp xử lý nước thải dệt nhuộm với chi phí khả quan hơn, hiệu cao, nước đầu đáp ứng yêu cầu nồng độ cho phép theo quy chuẩn, tiết kiệm hóa chất mà cịn tái sử dụng hạt vật liệu Trong đề tài này, nước thải dệt nhuộm xử lý công nghệ fenton kết hợp hệ FBR, nghiên cứu q trình oxy hóa Fenton xử lý nước thải dệt nhuộm, đánh giá yếu tố ảnh hưởng giúp cho việc điều khiển tối ưu trình; đồng thời nghiên cứu chế chuyển hố chất hữu từ dạng khó phân huỷ sang dạng dễ phân huỷ sinh học điều kiện phản ứng khác nhằm kết hợp phương pháp oxy hóa Fenton với cơng nghệ FBR giúp cải thiện chất lượng xử lý có tính thiết thực vấn đề môi trường Kết thu cho thấy, giá rị pH 3.5, tỷ lệ Fe/H2O2 ½ lượng H2O2 (30%) 25ml cho 200ml nước thải, COD đầu giảm 97 mg/l thời gian 60 phút, đạt QCVN 13:2015/BTNMT Đồng thời, nghiên cứu dòng liên tục cho thấy khả xử lý hệ Fenton-FBR có lượng COD cịn lại 114 mg/l sau 240 phút xử lý với lưu lượng L/h, độ màu 23 Pt-Co Kết nghiên khả quan thời gian ngắn, COD có hiệu suất xử lý tốt Có thể xem cơng nghệ triển vọng xử lý nước thải dệt nhuộm ii Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thái Anh PHỤ LỤC Phụ lục 1: Các số liệu kết  TN2: Khảo sát tỷ lệ H2O2/FeSO4.7H2O tối ưu cho thí nghiệm Khảo sát tỉ lệ H2O2/Fe thuốc nhuộm hoạt tính Lư Khảo sát tỉ lệ H2O2/Fe thuốc nhuộm phân tán Lư xi SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang  TN3: Khảo sát hiệu suất xử lý theo thời gian (xác định thời gian tối ưu) Mẫu nước thải giả lập từ thuốc nhuộm hoạt tính COD (mg/l) Phút Mẫu (mg/l) Hiệu suất Màu (Color) Phút Mẫu (Abs) Hiệu suất Mẫu nước thải giả lập từ thuốc nhuộm phân tán COD Phút Mẫu (mg/l) Hiệu suất Màu (Color) Phút Mẫu (Abs) Hiệu suất xii SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang Luận văn tốt nghiệp  GVHD: Nguyễn Thái Anh TN4: Khảo sát hiệu hệ Fenton – FBR than hoạt tính nước thải giả lập mơ hình dạng tĩnh (mẻ) Mẫu nước thải giả lập từ thuốc nhuộm hoạt tính COD (mg/l) Phút Mẫu (mg/l) Hiệu suất Màu (Color) Phút Mẫu (Abs) Hiệu suất Mẫu nước thải giả lập từ thuốc nhuộm phân tán COD (mg/l) Phút Mẫu (mg/l) Hiệu suất Màu (Color) Phút Mẫu (Abs) Hiệu suất NƯỚC THẢI GIẢ LẬP THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH GIẢM LƯỢNG HĨA CHẤT Phút Mẫu COD (mg/l) Mẫu màu (Abs) Hiệu suất xiii SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang NƯỚC THẢI GIẢ LẬP MÀU THUỐC NHUỘM PHÂN TÁN GIẢM LƯỢNG HÓA CHẤT Phút Mẫu (mg/l) Mẫu màu (Abs) Hiệu suất  TN5: Khảo sát hiệu hệ Fenton – FBR than hoạt tính nước thải thực tế mơ hình dạng tĩnh (mẻ) NƯỚC THẢI THỰC TẾ VỚI HỆ FENTON - FBR Phút Mẫu COD (mg/l) HIỆU SUẤT Mẫu màu (Abs) Hiệu suất NƯỚC THẢI THỰC TẾ VỚI HỆ FENTON THÔNG THƯỜNG Phút Mẫu COD (mg/l) HIỆU SUẤT Mẫu màu (Abs) Hiệu suất  Khảo sát hiệu suất xử lý hệ Fenton kết hợp FBR (nước thải thực tế) dạng liên tục (dạng cột) KÍCH THƯỚC HẠT GIỮ NGUYÊN D≈5mm t phút pH xiv SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang TDS (g/l) Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thái Anh 30 60 90 120 150 180 210 240 3.5 3.5 3.4 3.5 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 KÍCH THƯỚC HẠT D≈2mm t phút pH 30 60 90 120 150 180 210 240 3.4 3.5 3.1 3.6 3.5 3.5 3.5 3.3 3.4 KÍCH THƯỚC HẠT D< 1mm t phút pH 30 60 90 120 150 180 210 240 xv SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang 3.5 3.2 3.4 3.4 3.6 3.5 3.5 3.4 3.5 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thái Anh Phụ lục 2: Chuẩn bị mẫu nước mơ hình Phương trình độ màu (λ=455 nm): y = 0.0095x + 0.0084 - Trong x: Độ màu (Pt-Co) y: Độ hấp thu A Hố chất phương pháp phân tích COD Hố chất a Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,0167M; hịa tan 4,913g K2Cr2O7 (sấy 105 C giờ) 500ml nước cất, thêm vào 167 ml H 2SO4 đậm đặc 33,3g HgSO4 khuấy tan để nguội đến nhiệt độ phòng, định mức thành 1000ml b Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,00417M; hòa tan 1,2259g K2Cr2O7 (sấy 1050C giờ) nước cất định mức thành 1000ml c Acid sulfuric (sulfric acid reagent): cân 5,5g Ag2SO4 1kg H2SO4 đậm đặc (1 lít = 1,84 kg), để khoảng ngày cho hịa tan hồn tịan Ag2SO4 d Chỉ thị màu feroin:hòa tan 1.485g 1-10 phenanthroline monohydrat 695g FeSO4 7H2O nước cất định mức thành 100ml Dung dịch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0,10 M: hịa tan 39,2g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O nước cất thêm vào 20ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh định mức thành 1000ml f Sulfamic acid: sử dụng ảnh hưởng nitrite đáng kể g Dung dịch potasium hydrogen phthalate chuẩn (KHP): hòa tan 425 mg potasium hydrogen phthalate (HOOCC6H4COOK) sấy khô nhiệt độ 120oC thêm nước cất thành 1.000ml Dung dịch (KHP) có COD = 1,176 mgO2 /mg hay COD = 500g O2/ml Trình tự tiến hành - Rửa ống COD nút vặn dung dịch H2SO4 20% trước sử dụng - Chọn thể tích mẫu hố chất theo bảng hướng dẫn sau: xvi SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thái Anh Thể tích mẫu hố chất dùng phân tích COD Ống nghiệm (d×l) 16×100mm 20×150mm 25×150mm Ống chuẩn 10mL - Cho vào ống COD: V(ml) mẫu, dung dịch K2Cr2O7 0,1N H2SO4 reagent theo bảng hướng dẫn Lưu ý phản ứng xảy mạnh nên cần cho acid cẩn thận, chảy dọc theo thành ống nghiệm Sau lắc mẫu thật - Làm tương tự mẫu trắng (nước cất) - Cho ống nghiệm vào tủ sấy, nung nhiệt độ 1500C (nung kèm theo ống mẫu trắng) - Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ erlen, thêm giọt thị feroin định phân FAS 0.1N Kết thúc phản ứng dung dịch chuyển từ màu xanh lục sang nâu đỏ Tương tự, định phân mẫu trắng đun không đun  Các mẫu màu giả lập phải gia nhiệt đến 85 C máy đun cách thủy để màu nhuộm phân tán vào nước * Chuẩn bị mơ hình: khung sắt, ống hình trụ mica Các thơng số mơ hình xvii SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thái Anh Phụ lục 3: Thực nghiệm so sánh khả hấp phụ than Thực qua hai bước hai trường hợp Trường hợp 1: Dùng 100g than rửa ngâm vào 200ml nước pha thuốc nhuộm hoạt tính nồng độ 100mg/l, có khuấy nhẹ khoảng 20 vịng/phút 60 phút Sau thu mẫu Mẫu nước tiếp tục đem Fenton 25mL H 2O2 50 mL FeSO4.7H2O Thu mẫu đo tiêu COD, độ màu ghi nhận lại Trường hợp 2: Dùng 100g than rửa ngâm vào 200ml nước pha thuốc nhuộm hoạt tính đậm đặc Sau 60 phút, rửa than ngâm vào 200ml nước pha thuốc nhuộm hoạt tính nồng độ khoảng 100mg/l Có khuấy nhẹ khoảng 20 vịng/phút 60 phút Sau thu mẫu Mẫu nước tiếp tục đem Fenton 25mL H2O2 50 mL FeSO4.7H2O Thu mẫu đo tiêu COD, độ màu ghi nhận lại Kết quả: Than nguyên (TH 1) Ban đầu Hiệu suất Than bão hòa, rửa (TH 2) Ban đầu Hiệu suất xviii SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thái Anh Trường hợp Sau 60 phút fenton Sau 60 phút ngâm than Có thể thấy, than có khả hấp phụ tốt để phân biệt khả hấp phụ hay fenton xử lý dùng cách bão hịa than trước xử lý Từ tận dụng hiệu bề mặt tiếp xúc lớn để tăng diện tích phản ứng fenton hệ phản ứng xix SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thái Anh Phụ lục 4: Hình ảnh trình thực nghiệm STT Nội dung Máy quang phổ UV-VIS HITACHI- U2910 Mẫu nước thải giả lập từ thuốc nhuộm hoạt tính (bên trái) thuốc nhuộm phân tán (bên phải) Thực trình fenton xx SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thái Anh Trước (bên phải) sau (bên trái) trình fenton Thực Fenton-FBR dạng mẻ máy khuấy Mẫu sau Fenton-FBR dạng mẻ xxi SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thái Anh Dùng máy hút chân không để lọc Chạy thử mơ hình động xxii SVTH: Nguyễn Uy Đơng Huỳnh Dủ Triết Quang Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thái Anh Các kích thước hạt chạy mơ hình động Từ trái sang: D= 5mm, D= 2mm, D< 1mm 10 Thực Fenton-FBR than nguyên hạt xxiii SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang Luận văn tốt nghiệp 11 Thực Fenton-FBR than đập mịn 12 Nước thải thực tế từ công ty Kim Thành Hưng GVHD: Nguyễn Thái Anh xxiv SVTH: Nguyễn Uy Đông Huỳnh Dủ Triết Quang ... TPHCM CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ĐÁNH GIÁ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đồ án: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HĨA FENTON GIÁ THỂ TẦNG SƠI (FBR? ?? FENTON) ... DỦ TRIẾT QUANG 15150119 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA FENTON GIÁ THỂ TẦNG SÔI (FBR – FENTON) TÊN ĐỀTÀI: Lĩnh vực: Nghiên cứu Thiết kế Quản lý NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ... 15150060 HUỲNH DỦ TRIẾT QUANG 15150119 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA FENTON GIÁ THỂ TẦNG SƠI (FBR? ?? FENTON) Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Môi trường