Áp dụng QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.
Chương 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.1. Thí nghiệm đông tụ loại bỏ SS và theo dõi các chỉ tiêu pH, COD, NH4+(thí nghiệm 1)
Chúng tôi tiến hành phân tích, đánh giá sự thay đổi các thông số: pH, COD, SS, NH4+ sau thí nghiệm của 3 lần lặp lại với 5 nghiệm thức có nồng độ
ban đầu giống nhau nhằm mục đích so sánh và tìm ra nghiệm thức nào có hiệu suất xử lý nước rỉ rác cao nhất.
4.1.1. Kết quảđo giá trị pH
Kết quả pH được đo lần lượt trên tất cả các nghiệm thức. Kết quảđược thể hiện qua đồ thị sau:
Hình 4.1: Giá trị pH của các nghiệm thức
Từ kết quả của hình 4.1 cho thấy giá trị pH của các nghiệm thức tăng dần từ nghiệm thức 2 đến nghiệm thức 5, giá trị pH dao động từ 8,86 đến 9,23 và cao hơn so với nghiệm thức đối chứng. Tuy nhiên giá trị pH ở nghiệm thức 2 giảm hơn so với mẫu đối chúng ban đầu. Điều này có thể giải thích là do liều lượng vôi chưa đủ để kiềm hóa giá trị pH, hơn nữa lượng phèn nhôm cao hơn lượng vôi cũng làm pH giảm.
Từ NT3 đến NT5 giá trị pH đều tăng so với mẫu đối chứng ban đầu. Điều này có thể giải thích là dưới tác dụng của vôi đã làm môi trường trở nên bazơ (môi trường kiềm), pH tăng là do lượng vôi tăng.
Vậy ở NT3 có khả năng kiềm hóa pH. Từđó ta có thể kết luận rằng NT3 là tối
ưu nhất.
ÏGhi chú: Các chữ giống nhau không khác biệt nhau
Dùng phép thử Duncan để kiểm định giá trị pH, kết quả cho thấy nghiệm thức 3 (NT3) so với các nghiệm thức NT1, NT2, NT4, NT5 thì không có sự khác biệt nhau. Ở NT1 và NT2; NT4 và NT5 cũng không có sự khác biệt nhau. Điều này cho thấy liều lượng phèn và vôi khi cho vào nước rỉ rác chưa đủ lớn để làm thay đổi giá trị pH. Nhưng nghiệm thức đối chứng (NT1), NT2 và NT4, NT5 thì có sự khác biệt nhau có ý nghĩa ở mức độ tin cậy 95%.
Điều này có nghĩa là liều lượng phèn và vôi khi cho vào nước rỉ rác có ảnh hưởng đến giá trị pH.
Bảng 4.1: Kết quả kiểm định Duncan giá trị pH trung bình của 5 nghiệm thức
STT Nghiệm thức Giá trị trung bình pH
1 NT1 8,90a 2 NT2 8,87a 3 NT3 9,00ab 4 NT4 9,17b 5 NT5 9,23b 6 CV% 1,4%
4.1.2. Kết quảđo COD
Hình 4.2: Kết quả xử lý COD của các nghiệm thức
Dựa vào hình 4.2 ta thấy nồng độ COD của tất cả các nghiệm thức có khuynh hướng giảm thấp hơn so với nghiệm thức đối chứng (mẫu) giảm từ
168mg/l xuống còn 113mg/l (giảm 32,74%). Ở nghiệm thức 3 (1g vôi+1g phèn nhôm), nồng độ COD giảm nhiều nhất chỉ còn 113mg/l. Kếđó là nghiệm thức 5 còn 114mg/l và giảm ít nhất ở nghiệm thức 2 còn 119mg/l. Điều đó nói lên rằng lượng vôi và phèn có khả năng xử lý COD trong nước rỉ rác.
Bảng 4.2: Kết quả kiểm định Duncan giá trị COD (mg/l) trung bình của 3 lần thí nghiệm STT Nghiệm thức Giá trị trung bình COD Hiệu suất 1 NT1 168a --- 2 NT2 119b 28,97% 3 NT3 113b 32,74% 4 NT4 117b 29,96% 5 NT5 114b 31,94% 6 CV% 4,78%
Ghi chú: Các chữ giống nhau không khác biệt nhau
Dùng phép thử Duncan kiểm định giá trị trung bình COD của 5 nghiệm thức. Kết quả cho thấy, các nghiệm thức NT2, NT3, NT4, NT5 có các giá trị
COD thấp hơn so với nghiệm thức đối chứng và có sự khác biệt với NT1 ở
mức độ tin cậy 95%. Tuy nhiên, nếu so sánh giữa 4 nghiệm thức với nhau, kết quả không có sự chênh lệch lớn. Điều này có thể kết luận rằng từ NT2 đến NT5, với hàm lượng vôi từ 0,5g đến 2g không làm gia tăng hiệu suất xử lý. Từ đó có thể kết luận rằng ở NT2 hoặc NT3 là tối ưu.
4.1.3. Kết quảđo SS
Dựa vào hình 4.3 ta thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng của tất cả các nghiệm thức có khuynh hướng giảm thấp hơn so với nghiệm thức đối chứng (mẫu) giảm từ 350mg/l xuống còn 83mg/l (giảm 76,19%). Ở nghiệm thức 5 (2g vôi+1g phèn nhôm), hàm lượng SS giảm nhiều nhất chỉ còn 83mg/l. Kếđó là hai nghiệm thức 3 và 4 còn lại là 116mg/l và giảm ít nhất ở nghiệm thức 2 còn 200mg/l. Điều đó nói lên rằng lượng vôi và phèn có khả năng xử lý chất rắn lơ lửng trong nước rỉ rác là rất tốt.
Bảng 4.3: Kết quả kiểm định Duncan giá trị SS (mg/l) trung bình của 3 lần thí nghiệm
STT Nghiệm thức Giá trị trung bình SS Hiệu suất 1 NT1 350a --- 2 NT2 200b 42,86% 3 NT3 116c 66,67% 4 NT4 116c 66,67% 5 NT5 83c 76,19% 6 CV% 18,24% (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ÏGhi chú: Các chữ giống nhau không khác biệt nhau
Dùng phép thử Duncan để so sánh hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước rỉ rác giữa các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4, NT5 kết quả cho thấy có sự khác biệt nhau ở mức độ tin cậy 95%. Ở nghiệm thức 2 (NT2) ta thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng có giảm hơn so với mẫu đối chứng (NT1) nhưng vẫn còn cao hơn so với NT3, NT4, NT5. Điều này có nghĩa liều lượng vôi ít hơn nên hiệu quả xử lý không bằng 3 nghiệm thức còn lại. Ở 3 nghiệm thức NT3, NT4, NT5 ta thấy không có sự khác biệt nhau, điều này chứng tỏ liều lượng vôi cho vào đã làm hạn chế hiệu quả keo tụ của phèn (do pH tăng cao). Từđó ta có thể kết luận NT3 là tối ưu nhất.
Nếu xét hiệu suất xử lý COD và SS ở NT2 và NT3 thì ta thấy hiệu suất xử lý của NT3 là tốt hơn. Vậy ta có thể kết luận rằng NT3 là tối tưu nhất.
4.1.4. Kết quảđo NH4+
Từ kết quả của hình 4.4 cho thấy thực sự nồng độ của NH4+ có sự thay
đổi nhỏ nhưng nhìn chung số liệu này vẫn còn nằm trong vùng ổn định. Để
giải thích cho sự tăng nhẹ này chúng ta có thể thấy được sự lệch này đến từ hai nguyên nhân chính:
+ Nguyên nhân 1: Đến từ sự sai số thực nghiệm từ thao tác phân tích như
cách lấy mẫu (sai số dụng cụ lấy mẫu, thao tác…), và máy phân tích…
+ Nguyên nhân 2: Đến từ thao tác thực nghiệm từ việc hòa tan phèn, nhiệt
độ môi trường, thiết bị khuấy trộn đến thời gian thực hiện quá trình keo tụ. Vậy ta có thể kết luận rằng phèn nhôm-vôi không có khả năng xử lý
được NH4+.
Bảng 4.4:Kết quả kiểm định Duncan Nồng độ NH4+ (mg/l) trung bình của 3 lần thí nghiệm
STT Nghiệm thức Giá trị trung bình NH4+ Hiệu suất 1 NT1 11.82a --- 2 NT2 11.82a 0% 3 NT3 11.83ab -0.08% 4 NT4 11.85bc -0.25% 5 NT5 11.86c -0.34% 6 CV% 0%
ÏGhi chú: Các chữ giống nhau không khác biệt nhau
Kết quả kiểm định Duncan cho ta thấy ở các nghiệm thức NT1- NT2- NT3; NT3-NT4; NT4-NT5 không có sự khác biệt nhau. Nhưng ở các nghiệm thức NT5 và NT1, NT2, NT3 thì có sự khác biệt nhau ở mức độ tin cậy 95%, và ở các nghiệm thức NT4 và NT1, NT2 cũng có sự khác biệt nhau ở mức ý nghĩa 95%. Điều này có nghĩa là liều lượng phèn và vôi khi cho vào nước rỉ
rác sẽ làm thay đổi nồng độ của NH4+ có trong nước rỉ rác.
4.1.5. Chạy mô hình trên thùng có thể tích 60 lít
Sau khi đã thực hiện xong 3 lần thí nghiệm, dựa vào kết quả phân tích tôi đã xác định được thông số tối ưu nhất là NT3. Và tôi tiến hành chạy mô hình lớn với thể tích thùng 60 lít có thiết kế 2 cánh khuấy. Lần này tôi cho chạy 60 phút và cho lắng 90 phút. Do không điều chỉnh được tốc độ khuấy nên hiệu suất xử lý không bằng so với làm trên thiết bị Jartest. Kết quả chạy mô hình được thống kê trong bảng sau:
Bảng 4.5: Kết quả phân tích chạy mô hình với thể tích thùng 60 lít Chỉ tiêu Đầu vào Đầu ra Hiệu suất SS (mg/l) 400 250 37,5% NH4+ (mg/l) 11,41 11,89 -4,2% COD (mg/l) 127 100,8 20,63% pH 8,5 8,9 ----
Bảng 4.6: Kết quả phân tích khi chạy trên thiết bị Jartest ở liều lượng 1g của 3 lần lặp lại Chỉ tiêu Đầu vào Đầu ra Hiệu suất SS (mg/l) 350 116 66,67% NH4+ (mg/l) 11,82 11,83 -0,08% COD (mg/l) 168 113 32,74% pH 8,9 9,17 ----
Từ kết quảhai bảng 4.4 và 4.5 ta thấy khi nhân rộng mô hình lên với liều lượng là 1g vôi+1g phèn thì pH được kiềm hóa. Bên cạnh đó NH4+ cũng không giảm, điều này chứng tỏ rằng vôi và phèn không có khả năng xử lý NH4+. Còn COD, khi xử lý trên thiết bị Jartest thì hiệu suất xử lý đạt 32,74%, nhưng khi chạy trên thùng 60 lít thì hiệu suất xử lý chỉ đạt được 20,63%, thấp hơn so với làm trên thiết bị Jartest là 12,11%. Hiệu suất xử lý chất rắn lơ lửng trên thiết bị Jartest là 66,67%, nhưng khi chạy mô hình trên thùng 60 lít thì hiệu suất chỉ đạt được 37,5%, thấp hơn so với làm trên thiết bị Jartest là 29,17%. Điều đó cho ta thấy ở liều lượng 1g, khi ta nâng thể tích lên song song với nâng liều lượng phèn nhôm-vôi lên thì vẫn đạt được hiệu suất xử lý, tuy nhiên do không điều chỉnh được tốc độ khuấy nên hiệu suất xử lý thấp hơn nhiều so với làm thí nghiệm trên thiết bị Jartest.
4.1.6. Chạy mô hình với các khoảng thời gian khuấy khác nhau
Do không điều chỉnh được tốc độ khuấy và chỉ xác định được thời gian khuấy và thời gian lắng nên hiệu quả xử lý SS, COD có lẽ chưa được như
mong muốn. Nên tôi tiến hành chạy thêm 2 lần thí nghệm nữa với liều lượng phèn – vôi và thể tích nước rỉ rác giống như lần một. Nhưng hai lần này tôi kéo dài thời gian khuấy ra như sau:
¾ Chạy mô hình trên thùng 60 lít lần 2
Tôi tiến hành chạy trên thùng có thể tích 60 lít và thực hiện lấy mẫu ra phân tích theo các khoảng thời gian như sau: 1 giờ, 3 giờ, 6 giờ và 9 giờ sau khi cho lắng 90 phút.
Dựa vào hình 4.5 ta thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng ở các khoảng thời gian khuấy có khuynh hướng giảm thấp hơn so với mẫu đối chứng .Trong đó hàm lượng chất rắn lơ lửng biến động khoảng từ 400mg/l giảm xuống còn 200mg/l (giảm 50%). Ở các khoảng thời gian 6 giờ và 9 giờ, hàm lượng SS giảm nhiều nhất còn 200mg/l. Kế đó là thời gian khuấy 3 giờ hàm lượng SS giảm ít hơn (chỉ giảm 37,5%), và giảm ít nhất là thời gian khuấy 1 giờ chỉ
giảm được 100 mg/l (giảm 25%). Điều đó nói lên rằng ở khoảng thời gian khuấy là 1 giờ thì chất đông tụ chưa tan hoàn toàn vào nước rỉ rác nên hiệu suất xử lý thấp hơn. Càng kéo dài thời gian khuấy ra thì hiệu quả xử lý chất
rắn lơ lửng càng cao. Đến khoảng thời gian là 6 giờ và 9 giờ thì chất đông tụ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
tan hoàn toàn vào trong nước và đến mức bão hòa nên không có khả năng làm giảm hàm lượng SS nữa. Vậy tại khoảng thời gian khuấy là 6 giờ là tối ưu nhất.
Dựa vào hình 4.6 ta thấy nồng độ COD trong nước rỉ rác ở các khoảng thời gian khuấy có khuynh hướng giảm thấp hơn so với mẫu đối chứng. Trong
đó nồng độ của COD biến động khoảng từ 115mg/l giảm xuống còn 89,28mg/l (giảm 22,36%). Ở thời gian khuấy là 3gờ, nồng độ COD giảm nhiều nhất chỉ
còn 89,28mg/l (giảm 22,36%). Kế tiếp là 1 giờ, nồng độ COD giảm còn 92,16 mg/l (giảm 19,86%). Nhưng ở khoảng thời gian khuấy là 6 giờ và 9 giờ thì nồng độ COD có chiều hướng tăng trở lại. Điều này cho ta thấy rằng với khoảng thời gian khuấy 3 giờ là tối ưu nhất.
¾ Chạy mô hình trên thùng 60 lít lần 3
Tôi tiến hành chạy trên thùng có thể tích 60 lít và thực hiện lấy mẫu ra phân tích theo các khoảng thời gian như sau: 2giờ, 4 giờ, 6 giờ và 8 giờ sau khi cho lắng 90 phút.
Dựa vào hình 4.7 ta thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng ở các khoảng thời gian khuấy có khuynh hướng giảm thấp hơn so với mẫu đối chứng .Trong đó hàm lượng chất rắn lơ lửng biến động khoảng từ 400mg/l giảm xuống còn 200mg/l (giảm 50%). Ở các khoảng thời gian 4 giờ, 6 giờ và 8 giờ, hàm lượng SS giảm nhiều nhất còn 200mg/l (giảm 50%). Điều này có thể giải thích là lượng phèn và vôi cho vào nước rỉ rác đã được bão hòa không có khả năng làm giảm hàm lượng SS nữa. Kế đó là thời gian khuấy 2 giờ hàm lượng SS giảm ít hơn (chỉ giảm 37,5%). Điều đó nói lên rằng ở khoảng thời gian khuấy là 2 giờ thì chất đông tụ chưa tan hoàn toàn vào nước rỉ rác nên hiệu suất xử lý thấp hơn. Càng kéo dài thời gian khuấy ra thì hiệu suất xử lý chất rắn lơ lửng càng cao.
Dựa vào hình 4.8 ta thấy nồng độ COD trong nước rỉ rác ở các khoảng thời gian khuấy có khuynh hướng giảm thấp hơn so với mẫu đối chứng. Trong
đó nồng độ của COD biến động khoảng từ 115mg/l giảm xuống còn 86,4mg/l (giảm 24,87%). Ở thời gian khuấy là 4 giờ, nồng độ COD giảm nhiều nhất chỉ
còn 86,4mg/l. Kế tiếp là 2 giờ, nồng độ COD giảm còn 92,16 mg/l. Nhưng ở
khoảng thời gian khuấy là 6 giờ và 8 giờ thì nồng độ COD có chiều hướng tăng trở lại. Điều này cho ta thấy rằng với khoảng thời gian khuấy 4 giờ là tối
ưu nhất.
Bảng 4.7: Hiệu suất xử lý của hai lần chạy mô hình theo thời gian khác nhau Chỉ tiêu SS COD Mẫu --- --- 1 giờ 25% 19,86% 2 giờ 37,5% 19,86% 3 giờ 37,5% 22,36% 4 giờ 50% 24,87% 6 giờ 50% 17,36% 8 giờ 50% 14,85% 9 giờ 50% 14,85%
Từ bảng 4.6 của 2 lần thí nghiệm lặp lại với khoảng thời gian khuấy khác nhau, ta thấy rằng ở khoảng thời gian khuấy 4 giờ là tối ưu nhất.
4.2. Thí nghiệm loại bỏ kim loại nặng với chất đông tụ là phèn sắt (FeCl3.6H2O)(thí nghiệm 2)
Với mục đích loại bỏ kim loại có trong thành phần nước rỉ rác, tôi tiến hành làm thí nghiệm đông tụ bằng phèn sắt. Thí nghiệm được tiến hành trên thiết bị Jartest với một lần lấy mẫu và 3 lần lặp lại và theo dõi chỉ tiêu của 3 kim loại Cu, Pb, Cd. Để tiết kiệm chi phí phân tích, tôi quan sát cảm quan các mẫu sau khi đông tụ và chỉ phân tích kim loại của mẫu có độ tạo bông, lắng tốt nhất và mang lại hiệu quả xử lý cao nhất [(2g phèn + 1g vôi)/1 lít nước rỉ rác]. Kết quả như sau:
4.2.1. Kết quả loại bỏđồng (Cu),mg/l Bảng 4.8: Kết quả loại bỏđồng(mg/l) Chỉ tiêu Kết quả Hiệu suất xử lý Mẫu 6,433 ---- Lần 1 0,03065 99,52% Lần 2 0,03031 99,53% Lần 3 0,03042 99,53%
Từbảng 4.7 ta thấy hàm lượng Cu có trong nước rỉ rác sau khi cho chất
đông tụ vào thì giảm đi rất nhiều. Hiệu quả xử lý khá cao, điều đó cho ta thấy phèn sắt có khả năng xử lý kim loại nặng rất tốt. 4.2.2. Kết quả loại bỏ Cadimi (Cd),mg/l Bảng 4.9: Kết quả loại bỏ Cadimi (mg/l) Chỉ tiêu Kết quả Hiệu suất xử lý Mẫu 1,063-4 --- Lần 1 Không phát hiện 100% Lần 2 Không phát hiện 100% Lần 3 Không phát hiện 100% Từ bảng 4.8 ta thấy phèn sắt có khả năng xử lý Cd rất tốt, hàm lượng Cd có trong nước rỉ rác gần như được xử lý triệt để. Hiệu suất xử lý đạt khá