Nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội được lấy từ nguồn xả thải vào hệ thống cống chung, nước có màu đen, mùi hắc, là hỗn hợp nước thải của các công đoạn xử lý nguyên liệu ban đầu chứa các hợp chất vô cơ, xút, axit, các chất tẩy trắng, một số loại dung môi, chất cầm màu; một số kim loại nặng; các chất ngấm và tẩy rửa không ion, nước thải công đoạn nhuộm và tẩy trắng bao gồm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như thuốc nhuộm, các chất tẩy trắng; chất nhũ hóa, tạo phức, chất làm mềm; các chất hồ vải…
Kết quả phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội trước khi xử lý được biểu diễn trên bảng 3.5 cho thấy, các chỉ số COD và độ màu của nước thải trước khi xử lý rất cao, gấp trên 2 lần so với ngưỡng giới hạn của tiêu chuẩn nước thải loại C (mức độ ô nhiễm cao nhất), theo luật bảo vệ môi trường của Việt Nam, bắt buộc phải xử lý trước khi thải ra môi trường. Trước khi xử lý, các mẫu nước thải được pha loãng với nước theo tỷ lệ 1:1, sau đó pha 1 lít dung dịch nước thải có Na2SO4 0,05 M, thêm H2SO4 sao
cho pH đạt 3. Lấy 100 ml dung dịch nước thải sau khi pha, thêm 0,0278 g FeSO4 để đảm bảo nồng độ Fe2+ đạt 1 mM, thử nghiệm xử lý bằng hiệu ứng Fenton điện hóa với mật độ dòng áp đặt 1 mA/cm2, trên catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, tốc độ sục khí oxy 1 lít/phút trong thời gian 10 giờ. Hiệu quả xử lý được xác định bằng phương pháp phân tích chỉ số COD, đo độ màu kết hợp quan sát sự thay đổi màu sắc của nước thải theo thời gian.
Bảng 3.5. Kết quả phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội trước và sau 10 giờ xử lý
TT Các thông số ph n tích Kết quả ph n tích QCVN 24:2012/BTNMT cột B Trước xử lý đã
pha loãng theo tỷ lệ 1:1
Sau xử lý 10 giờ
1 COD (mg/l) 450 70 150
2 Độ màu (Co-Pt) 1360 85 150
Quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch nước thải theo thời gian (hình 3.49) cho thấy, màu sắc của nước thải nhạt dần và gần như mất màu hoàn toàn sau 10 giờ xử lý, điều này có thể khẳng định, hiệu ứng Fenton điện hóa cho phép xử lý các hợp chất màu gây ô nhiễm.
Trước xử lý Sau 1 giờ xử lý Sau 5 giờ xử lý Sau 10 giờ xử lý
Hình 3.49. Sự thay đổi màu sắc của nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội theo thời gian xử lý bằng hiệu ứng Fenton điện hóa
Sự biến thiên hiệu suất suy giảm COD (%COD) và hiệu suất dòng theo thời gian xử lý nước thải dệt nhuộm Dương Nội được phân tích sau 3 lần xử lý trong cùng điều kiện. Kết quả được biểu diễn trên hình 3.50. Hiệu suất suy giảm COD trung bình đạt 84 % sau 10 giờ xử lý. Tại những thời điểm đầu tiên, khi nồng độ các chất ô nhiễm lớn, tương ứng với chỉ số COD cao, quá trình xử lý bằng Fenton điện hóa diễn ra rất nhanh, tương ứng với COD giảm mạnh. Khi hàm lượng các chất gây ô nhiễm còn lại thấp, tương ứng với chỉ số COD nhỏ hơn, tốc độ khoáng hóa giảm đáng kể và khi COD đạt đến giá trị khoảng 70 mg/l, chỉ số COD gần như không thay đổi theo thời gian xử lý.
Bên cạnh đó, hiệu suất dòng điện trong quá trình xử lý nước thải bằng hiệu ứng Fenton điện hóa sau cả 3 lần xử lý đều rất cao, đặc biệt tại thời điểm đầu xử lý, hiệu suất dòng có thể đạt đến trên 300 %. Hiệu suất dòng thu được lớn hơn 100 % được giải thích là trong quá trình xử lý bằng hiệu ứng Fenton điện hoá, cùng một lúc có thể có nhiều quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ diễn ra đồng thời như: quá trình oxy hóa trực tiếp các hợp chất hữu cơ trên anôt; quá trình oxy hóa gián tiếp các hợp chất hữu cơ nhờ gốc hydroxyl (OH) có thể sinh ra trực tiếp trên điện cực anôt hoặc sinh ra gián tiếp nhờ hiệu ứng Fenton trên điện cực catôt và sau phản ứng oxy hóa nhờ gốc OH, phản ứng có thể tiếp tục sinh ra các gốc tự do khác R có khả năng oxy hóa tiếp tục theo cơ chế phản ứng dây chuyền. Tuy nhiên, khi thời gian xử lý tăng, hiệu suất dòng giảm xuống do nồng độ chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước thải đã bị suy giảm đáng kể.
Từ các kết quả thu được chứng tỏ các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước thải đã bị khoáng hóa, nước thải sau 10 giờ xử lý có chỉ số COD chỉ còn 70 mg/l, đạt tiêu chuẩn nước thải loại B có thể thải ra môi trường với các mục đích tưới tiêu, trồng trọt...
0 2 4 6 8 10 0 20 40 60 80 100 H% %C OD 0 70 140 210 280 350
Thêi gian (giê)
Hình 3.50. Sự biến thiên hiệu suất suy giảm COD và hiệu suất dòng theo thời gian xử lý nước thải làng nghề Dương Nội