- Thu thập mẫu để phân tích các chỉ tiêu như nêu trên. - Gửi mẫu đi phân tích.
- So sánh các chỉ tiêu thu được từ phân tích Ozon + UV với các chỉ tiêu phân tích từ Ozon.
- Thiết kế mô hình để việc xử lý đạt kết quả tốt nhất trong khả năng có thể.
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Mô hình thứ nhất
Nước thải được xử lý tự nhiên, cho nước thải vào bồn chứa đem ra chổ thoáng khí và không đậy nắp, sau đó lấy mẫu phân tích.
Đo chỉ số COD, pH đầu vào. Sau 5 ngày lấy mẫu phân tích một lần và so sánh với chỉ sốđầu vào.
- COD đầu vào là: 7200 mgO2/l - pH đầu vào là: 9.50
4.1.1 Chỉ số COD
Bảng 4.1: Chỉ số COD đầu vào và ra của mô hình thứ nhất
Chỉ số COD
Thời gian Mẫu đầu ra
Mẫu đầu vào 7200 mgO2/l
Sau 5 ngày 4700 mgO2/l
Sau 10 ngày 3800 mgO2/l
Qua kết quả phân tích, ta thấy sau 5 ngày chỉ số COD giảm từ 7200 mgO2/l xuống còn 4700 mgO2/l, và 5 ngày sau đó chỉ số COD cũng giảm từ 4700 mgO2/l xuống còn 3800 mgO2/l nhưng so với 5 ngày đầu thì lượng COD giảm ít hơn cụ thể 5 ngày đầu lượng COD giảm 2500 mgO2/l, 5 ngày sau đó chỉ giảm 900 mgO2/l. Nguyên nhân lượng COD 5 ngày sau giảm ít hơn 5 ngày đầu có thể do pH giảm (dựa vào Bảng 4.2) hoặc do lượng vi sinh vật trong mẫu giảm.
4.1.2 pH Bảng 4.2: Chỉ số pH đầu vào và ra của mô hình thứ nhất Bảng 4.2: Chỉ số pH đầu vào và ra của mô hình thứ nhất Chỉ số pH Thời gian Mẫu đầu ra Mẫu đầu vào 9.5 Sau 5 ngày 9.5 Sau 10 ngày 8.99
4.2 Mô hình 2: sục khí Ozone bằng ejector 4.2.1 Chỉ số COD 4.2.1 Chỉ số COD
- COD đầu vào là: 7200 mgO2/l. - pH đầu vào là: 7,34
Bảng 4.3: Chỉ số COD đầu vào và ra sau khi sục khí Ozon
Chỉ số COD Thời gian Sau khi sục O3 Đầu vào 7200 mgO2/l 1h 7000 mgO2/l 2h 6700 mgO2/l 3h 6300mgO2/l 4h 6000 mgO2/l 5h 5900 mgO2/l 6h 5700 mgO2/l 9h 6300 mgO2/l 12h 5800 mgO2/l
15h 5700 mgO2/l
18h 6000 mgO2/l
Qua bảng 4.3 ta thấy, lượng COD giảm tương đối đều trong 6 giờ đầu, lượng COD giảm dao động trong khoảng 100- 400 COD mgO2/l. Trong đó, giờ thứ 3 là giảm cao nhất giảm 400 COD mgO2/l, giảm thấp nhất là 5 giờ lượng COD giảm 100 COD mgO2/l. Cũng qua bảng 4.4, pH lúc sục Ozone giờ thứ 3 là cao nhất pH dao động từ 7,6- 7,64 lượng COD trong nước thải giảm cao nhất, trong khi đó pH thấp nhất là lúc sục Ozone giờ thứ 1 pH từ 7,34- 7,43 lượng COD giảm 200 COD mgO2/l nhưng lượng COD giảm thấp nhất là lúc sục Ozone giờ thứ 5 giảm 100 COD mgO2/l. Qua đó, ta thấy nồng độ pH có ảnh hưởng đến kết quả phân tích cũng như là lượng vi sinh vật. Và từ 9 giờ đến 18 giờ sau khi xử lý bằng ôzon ta thấy nồng độ COD giảm không đáng kể.
Sự thay đổi nồng độ COD theo thời gian
5700 6300 5800 5700 6000 7200 7000 6700 6300 6000 5900 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 9h 12h 15h 18h Thời gian (giờ) N ồ ng độ C O D ( m g/l) Hình 4.1: Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD
Qua biểu đồ hình 4.1, ta càng nhận thấy nồng độ COD giảm rỏ rệt, qua 6 giờ xử lý bằng Ozon thì lượng COD giảm gần 21% so với nồng độ COD đầu vào. Và cũng qua hình 4.1, ta thấy từ 6 giờđến 9 giờ sau khi xử lý thì nồng độ COD lại tăng lên có thể do sai số phân tích, sau đó tiếp tục giảm nhưng không đáng kể trong khoảng thời gian từ 9 giờ đến 15 giờ và từ 15giờ đến 18 giờ nồng độ COD lại tăng lên. Cũng qua biểu đồ ta thấy xử lí bằng Ozon trong khoảng thời gian từ 1 giờđến 6 giờ là hợp lý.
Hình 4.3: Mô hình xử lý nước thải đang hoạt động
4.2.2 Chỉ số pH
Bảng 4.4: Chỉ số pH đầu vào và ra sau khi sục khí Ozone
Chỉ số pH Thời gian Sau khi sục O3 Đầu vào 7.34 1h 7.43 2h 7.6 3h 7.64 4h 7.52 5h 7.46 6h 7.46
Sự thay đổi pH theo thời gian
7.64 7.6 7.43 7.34 7.52 7.46 7.46 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Thời gian (giờ) pH Hình 4.5: Biểu đồ biểu diễn pH
Qua biểu đồ cũng như bảng 4.4, ta thấy pH thấp nhất là pH đầu vào với giá trị là pH= 7.34 và cao nhất là pH= 7.76 ở giá trị là lúc 4 giờ. Cũng qua biểu đồ ta thấy pH không có sự thay đổi lớn lắm qua các giờ phân tích.
Hình 4.6: Mẫu đầu vào
Hình 4.8: Mẫu sau khi sục Ozone được 3 giờ
4.3 Mô hình 3: sục khí Ozone + UV bằng ejector 4.3.1 Chỉ số COD 4.3.1 Chỉ số COD
- COD đầu vào: 9200 mg/l - pH đầu vào: 6,88
Bảng 4.5: Chỉ số COD đầu vào và ra sau khi sục khí Ozone+ UV
Chỉ số COD Thời gian Sau khi sục O3 + UV Đầu vào 9200 mgO2/l 1h 7900 mgO2/l 2h 7800 mgO2/l 3h 7000 mgO2/l 4h 6650 mgO2/l 5h 6550 mgO2/l 6h 5300 mgO2/l
Qua bảng 4.5 ta thấy, nồng độ COD giảm qua tất cả các lần sau khi sục khí Ozone+ UV nhưng giảm không đều có sự dao động lớn khoảng dao động từ 100- 1300 mgO2/l, nồng độ COD giảm cao nhất là 1 giờ đầu giảm 1300 mgO2/l, giảm thấp nhất là giờ thứ 2 và 5 giảm chỉ 100 mgO2/l.
Sự thay đổi nồng độ COD theo thời gian 5300 6550 6650 7000 7800 7900 9200 Thời gian (giờ) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h Nồng độ COD (mg/l) Hình 4.10: Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD
Qua biểu đồ hình 4.10 biểu diễn nồng độ COD, ta thấy nồng độ COD có giảm qua các giờ và nồng độ COD giảm nhiều nhất trong giờ đầu và giờ cuối, giờđầu (1giờ) nồng độ COD giảm 1300 mgO2/l và giờ cuối (6giờ) lượng COD giảm 1250 mgO2/l. Qua 6 giờ xử lý bằng Ozon + UV thì lượng COD giảm hơn 42% so với nồng độ COD đầu vào. Đồng thời, so với mô hình sục bằng Ozone thì mô hình Ozon+ UV có hiệu quả xử lý hơn gấp đôi.
4.3.2 pH
Bảng 4.6: Chỉ số pH đầu vào và ra sau khi sục khí Ozone+ UV
Chỉ số pH Thời gian Sau khi sục O3 + UV Đầu vào 6.88 1h 6.89 2h 6.8 3h 6.9 4h 6.98 5h 7.00 6h 6.98
Qua bảng 4.6, ta thấy nồng độ pH dao động trong khoảng 6,8- 7,0 khoảng chênh lệch không lớn lắm.
Biểu đồ biểu diễn pH 6.98 7 6.98 6.9 6.8 6.89 6.88 Thời gian (giờ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h pH Hình 4.11: Biểu đồ biểu diễn pH
Qua hình 4.11, ta càng thấy rõ pH qua các giờ phân tích không có sự chênh lệch nhiều. Điều đó, cho thấy pH không ảnh hưởng đến kết quả phân tích.
Hình 4.15: Mẫu sau khi xử lý được 3 giờ
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1 Kết luận
- Mô hình thứ nhất ( nước thải được xử lý tự nhiên) : Nồng độ COD đầu vào là 7200 mgO2/l và pH dao động từ 8.99- 9.5, sau 5 ngày xử lý tự nhiên thì nồng độ COD giảm còn 4700 mgO2/l và 5 ngày kế tiếp nồng độ COD còn lại là 3800 mgO2/l. Như vậy, sau 10 ngày xử lý tự nhiên thì nồng độ COD giảm hơn 47% so với nồng độ COD ban đầu.
- Mô hình thứ hai ( sục khí Ozone bằng ejector): Nồng độ COD đầu vào là 7200 mgO2/l và pH dao động từ 7.34- 7.64, lần lấy mẫu phân tích cuối cùng khi sục Ozon thì nồng độ COD giảm từ 7200 mgO2/l xuống còn 5700 mgO2/l. Hiệu quả xử lý đạt hơn 20% nồng độ COD so với nồng độ COD ban đầu. - Mô hình thứ ba (sục khí Ozone+ UV bằng ejector): Nồng độ COD đầu vào là 9200 mgO2/l và pH dao động từ 6.8- 7.0, lần lấy mẫu phân tích cuối cùng khi sục Ozon + UV thì nồng độ COD giảm từ 9200 mgO2/l xuống còn 5300 mgO2/l. Hiệu quả xử lý đạt hơn 42% nồng độ COD so với nồng độ COD ban đầu.
- Trong 3 mô hình nếu chỉ xem về mặt hiệu quả xử lý thì mô hình thứ nhất đạt hiệu quả cao nhất nhưng xem xét về thời gian xử lý thì hiệu quả của mô hình thứ 3 là tốt nhất. Trong khi, mô hình thứ 3 chỉ cần có 1/40 thời gian của mô hình thứ nhất thì hiệu quả xử lý COD gần bằng so với hiệu quả thứ nhất. Vậy thì mô hình thứ 3 có tính ưu việt hơn mô hình thứ nhất.
- Mô hình thứ 2 và 3 xử lý với thời gian bằng nhau, trong đó mô hình thứ 2 hiệu quả xử lý COD chỉ đạt hơn 20%, trong khi mô hình thứ 3 hiệu quả xử lý đạt hơn gấp đôi mô hình thứ 2 và hiệu quả xử lý COD đạt hơn 42%. Điều đó, cho ta kết luận mô hình xử lý nước thải nước rửa chai thuốc bảo vệ thực vật bằng Ozone+ UV tốt hơn so với mô hình bằng Ozone.
- Qua 2 so sánh trên, cho ta thấy xử lý nước thải nước rửa chai thuốc bảo vệ thực vật bằng Ozone+ UV là tốt hơn so với 2 mô hình còn lại.
- Cũng qua kết quả phân tích ta thấy, công nghệ oxi hoá nâng cao (ôzon + UV) là công nghệđạt hiệu quả cao cho việc xử lý nước thải mà cụ thểởđây là COD trong nước thải thuốc bảo vệ thực vật.
5.2 Kiến nghị
Qua kết quả phân tích, tôi có vài đề nghị cho công nghệ xử lý nước thải bằng công nghệ Ozone+ UV đểđạt hiệu quả tốt để sớm đưa vào thực tiễn cuộc sống cũng như góp phần làm cải thiện môi trường sống của chúng ta ngày càng tốt hơn:
- Cần thực hiện nhiều lần trên cùng một loại nước thải để tìm ra môi trường tối ưu cho việc xử lý nước thải, chẳng hạn pH bao nhiêu thì hiệu quả xử lý tốt nhất…
- Cần nghiên cứu nhiều hơn nữa cho tất cả các loại nước thải ảnh hưởng đến môi trường, không giới hạn chỉ là nước thải thuốc bảo vệ thực vật.
- Cần thử nghiệm nhiều nồng độ ôzon trên cùng một loại nước thải hay nhiều loại để tìm ra nồng độ ôzon thích hợp cho việc xử lý.
Tài liệu tham khảo
Amat A.M., Arques A., Miranda M.A., Lo´pez F., (2005). Use of ozone and/or UV in the treatment of effluents from board paper industry.
Chemosphere 60 (2005)1111–1117.
Azbar N., Yonar T., Kestioglu K., (2004). Comparison of various
advancedoxidation processes and chemical treatment methods for COD and color removal from a polyester and acetate fiber dyeing effluent. Chemosphere 55 (2004) 35–43.
Bergendahl J., Hubbard S., Grasso D., (2002). Pilot-scale Fenton’s oxidation of organic contaminants in groundwater using autochthonous iron.
Journal ofHazardous Materials B99 (2003) 43–56.
Cokay E., (2002). Removal of Refractory Organic Substances with
Chemical Oxidation. Dokuz Eylül University graduate of natural and applied sciences.
Trần Đức Hạ. 2002. Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa. Hà Nội. NXB Khoa học và kỹ thuật.
Trịnh Xuân Lai. 2000. Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải. Công ty tư vấn cấp thoát nước số 2. Nhà xuất bản xây dựng.
Phương Liễu. 2006. Tác hại của thuốc BVTV đến sản xuất nông nghiệp. Hà Nội. NXB Khoa học và kỹ thuật.
Phạm Kiên. 2010. Thảm họa từ thuốc BVTV trên thế giới. Hà Nội. NXB Khoa học và kỹ thuật.
Metcalf & Eddy. 2004. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. Fourth Edition.
Phạm Phát Tân, Nguyễn Thị Dung, Trần Mạnh Trí, 2007. Nghiên cứu điều chế và đặc tính xúc tác TiO2 được cấy thêm nguyên tố Nitơ nhằm nâng cao hoạt tính quang hóa ở vùng ánh sáng khả kiến. Nhà in Khoa học & Công nghệ, Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam
Lâm Minh Triết. 2006. Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình. TP Hồ Chí Minh. NXB Đại học Quốc gia.
Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung. 2006. Các quá trình oxi hóa nâng cao trong xử lý nước và nước thải cơ sởứng dụng khoa học. NXB Khoa học & Kỹ thuật.
Zhihui A., Peng Y., Xiaohua L., (2005). Degradation of 4-hlorophenol by microwave irradiation enhanced advanced oxidation processes. Chemosphere 60 (2005) 824–827.
Neyens E., Baeyens J., (2003). A review of classic Fenton’s peroxidation as an advanced oxidation technique. Journal of Hazardous Materials B98 (2003) 33-50.
Parga J.R., Shukl S.S., Carrillo-Pedroza F.R., (2003). Destruction of cyanide waste solutions using chlorine dioxide, ozone and titania sol. Waste Management 23(2003) 183–191.
http://www.h2o2.com/applications/industrialwastewater/fentonsreagent.ht ml 46
Horng R. S., (2003). pH indications in aqueous organic
photodecompositions with carbonyl and hydroxyl groups. Chemosphere 55 (2004) 757–762.
Kavitha V., Palanivelu K., (2004). The role of ferrous ion in Fenton and photo- Fenton processes for the degradation of phenol. Chemosphere 55 (2004) 1235–1243.
Masschelein W. J., (2002). Ultraviolet Light in Water and Wastewater Sanitation, LEWIS PUBLISHERS.
Monteagudo J.M., Carmona M., Dura´n A., (2005). Photo-Fenton-Assisted ozonation of p-Coumaric acid in aqueous solution. Chemosphere 60 (2005) 1103- 1110.
Chương 1: Giới thiệu...………..………. 1
Chương 2: Lược Khảo Tài Liệu ………...……….…….4
2.1 Sơ lược về xử lý nước thải chứa thuốc BVTV……….4
2.2 Những hạn chế của quá trình oxy hóa hóa học bằng tác nhân thông thường………...………...4
2.2.1 Khí Clo (Cl2) ………...….4
2.2.2 Kali permanganat (KMnO4) ………..5
2.2.3 Hydrogen peroxit (H2O2) ………...5
2.2.4 Ozon (O3) ………..5
2.3 Tổng quan về quá trình oxi hóa nâng cao trong nước thải …..………....5
2.4 Những ưu việt của quá trình phân hủy oxy hóa bằng gốc tự do Hyroxyl (*OH)………..6
2.4.1 Gốc tự do Hyroxyl (*OH) và khả năng oxy hóa của gốc Hydroxyl……….6
2.4.2 Cơ chế phản ứng và phương thức phản ứng của gốc Hydroxyl (*OH)………..7
2.4.3 Hằng số động học phản ứng giữa gốc Hydroxyl (*OH) và các chất hữu cơ……….9
2.5 Các quá trình tạo ra gốc Hydroxyl (*OH)………..10
2.6 Đinh nghĩa về quá trình oxy hóa nâng cao Advanced Oxidation Process (AOPs) ………....12
2.7 Sơ lược về quá trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Process – AOP………..12
2.8 Các phương pháp của quá trình nâng cao (Advanced Oxidation Process - AOP)……….14
2.8.1 Sử dụng Ozon trong quá trình ôxi hóa nâng cao………...14
2.8.2 Quá trình ôxi hóa nâng cao sử dụng UV và H2O2 ………...16
2.8.3 Quá trình ôxi hóa nâng cao sử dụng UV và chất xúc tác Fenton’S…17 2.8.4 Quá trình oxy hóa nâng cao sử dụng Ozon + tia cực tím (UV)...18
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ……….20
3.1 Đối tượng nghiên cứu………. 20
Mục tiêu cụ thể……… .20
3.4 Nội dung nghiên cứu ...20
3.5 Phương pháp nghiên cứu……….... 22
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……….. 23
4.1 Mô hình thứ nhất: Nước thải được xử lý tự nhiên………..23
4.1.1 Chỉ số COD ………...23
4.1.2 pH………..24
4.2 Mô hình 2: sục khí Ozone bằng ejector………..24
4.2.1 Chỉ số COD………...24
4.2.2 Chỉ số pH ……….29
4.3 Mô hình 3: sục khí Ozone + UV bằng ejector ………...32
4.3.1 Chỉ số COD ………..32
4.3.2 pH………..34
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………...39
5.1 Kết luận ………...………..39
5.2 Kiến nghị ………...40