Tiến hành xử lý một lượng lớn nước thải (khoảng 10 lít mỗi lần) theo sơ đồ hai công đoạn (xử lý cơ-lý và xử lý sinh học), nước thu được sử dụng cho nghiên cứu khử màu bằng ozon.
Xử lý cơ lý theo quy trình đã được nghiên cứu như sau: Hình 2.2: Cống thu gom nướcthải
- Nhiệt độ xử lý: 40oC
- Bổ sung chất trợ lắng PAM trước sau đó bổ sung kết hợp phèn nhôm - Mức dùng chất trợ lắng: 100 mg/l PAM và 12,5 mg/l phèn nhôm
Xử lý vi sinh theo quy trình đã được nghiên cứu và đưa ra kết quả tối ưu như sau:
Nhiệt độ xử lý: nhiệt độ phòng (33oC) Thời gian: 48 h
Tỷ lệ giống bổ sung: Sử dụng vi khuẩn tuần hoàn lại có kết hợp thêm 0,75% giống mới
Bổ sung dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1.
Sau quá trình xử lý nước thải chưa đạt được yêu cầu theo QCVN 12: 2008/BTNMT và chưa được phép thải ra môi trường.
Mỗi thực nghiệm xử lý bằng ozon được tiến hành với 500 ml nước thải đã qua xử lý sinh học, trong cột thủy tinh dung tích 1000 ml. Lượng xúc tác, nhiệt độ và thời gian xử lý được điều chỉnh tùy thuộc vào mục tiêu của từng thực nghiệm. Ozon được cấp vào cột (sục từ dưới đáy cột) với lưu lượng 500 mg/h; 800 mg/h, 1200 mg/h. Sau khi kết thúc thực nghiệm, nước thải được phân tích độ màu theo tiêu chuẩn hiện hành.
Hình 2.4: M 2.3.3. Phân tích các thông s - Xác định pH: TCVN 6492 : - Xác định tổng lượng chất rắn l 1997) chất lượng nước thủy tinh;
- Xác định nhu cầu oxi sinh hóa (BOD 2:2008 (ISO 5815-1 : 2003 và ISO 5815 nhu cầu oxy sinh hóa sau 5
- Xác định nhu cầu oxi hóa học ( Chất lượng nước – Xác đ
- Xác định độ màu: TCVN tra và xác định độ màu.
2.3.3.1. Xác định hàm lư
Chất rắn trong nư trình phân hủy sinh họ
chất thải công nghiệp, nông nghi
Hình 2.4: Mẫu nước thải trước và sau khi xử lý bằng ozon
tích các thông số chính của nước thải sau xử lý.
ịnh pH: TCVN 6492 : 2011 – Chất lượng nước – Xác đ
ợng chất rắn lơ lửng (TSS): TCVN 6625 : 2000 (ISO 11923 : ớc – Xác định chất rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi
ịnh nhu cầu oxi sinh hóa (BOD5): TCVN 6001-1:2008 và TCVN 6001 1 : 2003 và ISO 5815-1 : 2003) Chất lượng n
ầu oxy sinh hóa sau 5 ngày;
ầu oxi hóa học (COD): TCVN 6491 -1999 (ISO 6060 : 1989) . Xác định nhu cầu oxy hóa học;
àu: TCVN 6185:2008 (ISO 7887:1994) – Chất l àu.
nh hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước th
n trong nước tồn tại ở dạng lơ lửng , hòa tan là sả ọc các hợp chất hữu cơ, các chất rửa trôi t p, nông nghiệp, sinh hoạt.
ử lý bằng ozon
Xác định pH;
ửng (TSS): TCVN 6625 : 2000 (ISO 11923 : ửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi
1:2008 và TCVN 6001- ợng nước – Xác định
1999 (ISO 6060 : 1989) .
ất lượng nước – Kiểm
c thải.
ản phẩm của các quá a trôi từ đất, các muối tan,
a. Nguyên tắc xác định.
Chất rắn lơ lửng (SS): xấp xỉ bằng khối lượng riêng của nước, đánh giá tương đối lượng hợp chất hữu cơ trong nước, gây độ đục nước.
b. Thiết bị - dụng cụ Chén sứ Bếp điện Giấy lọc Tủ sấy c. Quy trình tiến hành.
Cân khối lượng giấy lọc ban đầu được m1 Lọc 50ml nước thải qua lấy lọc.
Sau đó đem sấy giấy lọc trong tủ sấy ở 105oC trong 1h Làm nguội bằng bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng Cân lại giấy lọc được m2
Hình 2.5: Giấy lọc sau khi sấy khô ở 1050C trong 1h
2.3.3.2. Xác định nhu cầu oxy sinh hoá BOD
BOD biểu thị lượng oxi đã bị mất đi do vi sinh vật sử dụng để oxi hóa sinh học hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có trong một lít nước, đơn vị (mg/l).
a. Nguyên tắc
Dùng VSV để chuyển hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có có khả năng phân hủy sinh học trong nước trong điều kiện dư oxy.
Phản ứng tổng quát:
VSV
Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + sinh khối
Trong nước, quá trình oxi hóa sinh học xẩy ra rất chậm, nên thực tế không thể xác định được lượng oxi cần thiết để oxi hóa hoàn toàn các các hợp chất hữu cơ bởi sinh vật mà chỉ xác định được lượng oxi cần thiết khi ủ ở 20ºC trong thời gian 5 ngày (BOD5) hoặc ủ ở 30ºC trong thời gian 3 ngày (BOD5). Quá trình ủ được tiến hành trong bóng tối. Trong thời gian ủ 3 ngày ở 30ºC hoặc ủ 5 ngày ở 20ºC thì 70-80 % nhu cầu oxi bị tiêu thụ.
BOD5 được xác định bằng phương pháp pha loãng không nuôi cấy. Lượng oxi giảm so với ngày đầu cho biết số mg oxi mà các VSV đã tiêu thụ.
b. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ Hóa chất: Tinh thể MgSO4.7H2O: 2,25g/100ml Dung dịch đệm photphat pH = 7,2 Tinh thể CaCl2: 2,75g/100ml Tinh thể FeCl3.6H2O: 0,025g/100ml Chỉ thị hồ tinh bột Tinh thể Na2S2O3: 0,158g/100ml Thiết bị- dụng cụ Bình định mức 100ml Bình tam giác 100ml Cốc thủy tinh 100ml Pipet 2ml, 5ml, 10ml
c. Quy trình tiến hành
Chuẩn bị mẫu nước pha loãng
Dung dịch đệm photphat pH= 7,2
Cân 2,25g tinh thể MgSO4.7H2O sau đó định mức bằng nước cất lên 100ml
Cân 2,75g tinh thể CaCl2 sau đó định mức bằng nước cất lên 100ml Cân 0,025g tinh thể FeCl3.6H2O sau đó định mức bằng nước cất lên 100ml
Hút 1ml mỗi dung dịch vừa pha vào bình định mức 1 lít và định mức bằng nước cất, ủ ở 20°C và sục khí trong 1 giờ
Xác định BOD
Chuẩn bị mẫu phân tích:
Hút 70ml nước thải + 30ml nước pha loãng vào bình tam giác 100ml rồi ủ ở 20°C trong 5 ngày → D5
Hút 70ml nước thải + 30ml nước pha loãng vào bình tam giác sau đó hút 2,00ml MnSO4 45% + 2,00ml KI+KIO3/NaOH + 2,00ml HClđ vào bình tam giác đó rồi đậy nắp,lắc đều và để trong bóng tối 5 phút → D1
Pha dung dịch Na2S2O3 để chuẩn độ : Cân 0,158g tinh thể Na2S2O3 sau đó định mức bằng nước cất lên 100,00ml → Ta được dung dịch Na2S2O3 0,02N
Phân tích D1 (BOD1)
Đem bình tam giác xác định D1 ra chuẩn độ sau khi để 5 phút trong bóng tối. Chuẩn độ bằng Na2S2O3 chuẩn tới màu vàng rơm → cho 1-2 giọt chỉ thị HTB → Chuẩn mất màu xanh.
2.3.3.3. Xác định nhu cầu oxy hóa học (COD)
COD là lượng oxi cần thiết để oxi hóa hoàn toàn hợp chất hữu cơ có trong nước, đơn vị (mg/l). Xác định COD bằng phương pháp hồi lưu dòng.
a. Nguyên tắc:
Lượng oxi tham gia phản ứng để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có trong nước tương đương với lượng chất oxi hóa mạnh K2Cr2O7 dùng để oxy hóa hoàn toàn hợp chất hữu cơ có trong nước.
Người ta cho vào mẫu nước một thể tích dư xác định dung dịch K2Cr2O7, phản ứng được thực hiện trong môi trường axit, dung dịch nóng có mặt Ag2SO4.
Ag2SO4
Chất hữu cơ + K2Cr2O7 + H+ 2Cr3+ + CO2 + H2O 1500C
Chuẩn lại lượng K2Cr2O7 dư bằng cách chuẩn độ với dung dịch Fe(NH4)2(SO4)2 (FAS) 0,025N tiêu chuẩn với chỉ thị Feroin.
6Fe2+ + Cr2O72 + 14 H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
Tại điểm tương đương dung dịch chuyển từ màu xanh sang đỏ nâu.
b. Hóa chất, thiết bị - Dụng cụ Hóa chất: K2Cr2O7 Chỉ thị diphenylamin Dung dịch FAS 0,01N H2SO4đặc Thiết bị - Dụng cụ: Pipet 5ml, 2ml, 10,ml, buret Bình tam giác 100 ml Bếp điện, nồi nhôm Cốc cân
C. Quy trình tiến hành
Mẫu thực
Hút 1ml nước mẫu vừa pha loãng vào bình tam giác 250ml, sau đó hút thêm 5,0ml K2Cr2O7 + 10,0ml H2SO4đ.
Sau đó đun tất cả đến 100°C trong 10 phút. Làm lạnh mẫu vừa đun đến nhiệt độ phòng.
Thêm 100ml nước cất + 5 giọt chỉ thị Dyphenylamin rồi chuẩn độ đến màu xanh lá mạ thì dừng lại.
Mẫu trắng:
Làm tương tự như mẫu thực thay 1,00 ml nước phân tích bằng 1,00 ml nước cất.
Công thức tính COD
COD = (mg/l) = ( ). .K
Trong đó:
X: thể tích dung dịch FAS dùng chuẩn mẫu trắng
T: thể tích dung dịch FAS dùng chuẩn mẫu thực
N: nồng độ FAS
K: hệ số của muối FAS:K= ( thể tích K2Cr2O7, V thể tích FAS)
V: thể tích mẫu
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Phân loại, xác định tính chất nước thải sản xuất bột giấy tại Công ty CP giấy An Hòa
Để xác định được mức ô nhiễm của từng công đoạn sản xuất, đã tiến hành khảo sát, đánh giá tính chất nước thải được thu gom theo cụm phân xưởng (công đoạn). Như đã nêu trên, nước thải được lấy mẫu nhiều lần tại cống thu gom chung của một hoặc một vài công đoạn (phân xưởng sản xuất), từ đó chúng được đưa đi xử lý ở bộ phận xử lý nước thải chung của nhà máy. Lưu lượng và tính chất của nước thải từ các khu vực (công đoạn) sản xuất được trình bày trên bảng 3.1.
Bảng 3.1. Lưu lượng và tính chất của nước thải
TT Nguồn phát thải Dạng nước thải Lưu lượng thải tối đa (m3/ngày) Đặc điểm Tính chất, chỉ tiêu ô nhiễm trung bình 1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu - Nước rửa bùn bẩn bám vào gỗ - Nước vệ sinh thiết bị, nhà xưởng 34 Màu đục, nhiệt độ thấp, chứa vỏ cây, dăm mảnh vụn, bùn đất - Nhiệt độ:20- 300C - pH: 6,0÷7,1 - COD: 1000÷1200 - BOD: 200÷300 - TSS: 200÷300 2 Nấu, rửa, sàng chọn, tẩy trắng bột - Rò rỉ dịch đen - Vệ sinh thiết bị, nhà xưởng 4950 Màu đen, nhiều bọt, nhiệt độ cao, bốc hơi ở đầu nguồn phát thải - Nhiệt độ:5- 500C - pH: 9,7 - COD: 1900÷2000 - BOD: 450÷500 - TSS: 180÷200
3 Xeo tấm bột Vệ sinh thiết bị, nhà xưởng 290 Màu đục trắng, nhiệt độ thấp, chứa xơ sợi - Nhiệt độ:30- 400C - pH: 4,0÷6,5 - COD: 400÷450 - TSS: 280÷300 4 Thu hồi hóa chất -Nước ngưng từ quá trình chưng bốc dịch đen - Nước rửa nồi hơi - Nước thải kĩ thuật - Nước rửa vệ sinh nhà xưởng 5910 Màu đen đục, nhiệt độ cao, chứa nhiều váng, bọt - Nhiệt độ:0- 450C - pH: 8,2÷9,4 - COD: 1900÷2000 - BOD: 500÷600 - TSS: 200÷250
Các công đoạn sản xuấ sinh định kỳ. Nước th loại chất bẩn khác. Đặ
lơ lửng lớn, độ kiềm hơi cao và m Đối với nước mưa ch chất được xử lý sơ bộ, cân b lý nước thải tập trung. nối tiếp với hố ga. Váng d
dầu đặc này được bơm vào tháp ch chứa được đưa vào hệ
Toàn bộ nước thả vực xử lý tập trung. V nước thải tối đa 12.500m đêm và công suất thiết k nước thải sản xuất từ khoảng 11.720m3/ngày trước khi vào khu vực x
Bảng 3.2. Thông số đặc tr
tập trung của Công ty cổ phần Giấy An H
TT Thông s 1 COD 2 BOD 3 TSS 4 TS 5 pH 6 Độ đục (turbidity)
ất ClO2, sản xuất O2, sản xuất SO2, H2SO c thải rửa sân, tưới sân, khử bụi... chứa nhiều t
ặc trưng của nước thải trong quá trình này là hàm l m hơi cao và một lượng dầu mỡ rơi vãi, rò rỉ.
c mưa chảy tràn tại khu hóa chất, sản xuất hóa ch , cân bằng pH đưa về trung tính trước khi d p trung. Đối với nước nhiễm dầu thu gom vào bể
ga. Váng dầu từ bể chứa chảy tràn sang hố thu, sau đó lư c bơm vào tháp chứa dầu sử dụng lại, phần n
thống xử lý nước thải tập trung.
ải từ các phân xưởng được dẫn theo đường c Với định mức thải nước sản xuất là 23,8 m
i đa 12.500m3/ngày đêm, lưu lượng nước thải trung bình: 8.900m t kế trạm xử lý nước thải là 12.500m3/ngày đêm, th ừ các công đoạn sản xuất vào khu xử lý n
/ngày đêm. Đã xác định tính chất của nước th c xử lý nước thải tập trung (Bảng 3.2).
ố đặc trưng của nước thải đầu vào của hệ thống xử n ập trung của Công ty cổ phần Giấy An Hòa
Thông số ĐVT Kết qu COD mg/l 1200÷1400 BOD mg/l 700÷900 SS mg/l 332÷350 TS mg/l 2792÷2850 pH 10÷11 ộ đục (turbidity) NTU 43,6÷50,4
SO4 chỉ có nước thải vệ u tạp chất rắn và các i trong quá trình này là hàm lượng chất
.
t hóa chất có nhiễm hóa c khi dẫn vào hệ thống xử ể chứa, bể này thông thu, sau đó lượng váng n nước còn lại trong bể
ng cống ngầm về khu t là 23,8 m3/tấn bột, lưu lượng i trung bình: 8.900m3/ngày /ngày đêm, thực tế lượng lý nước thải tập trung c thải tập trung tại cống
ủa hệ thống xử nước thải òa ết quả 1200÷1400 700÷900 332÷350 2792÷2850 10÷11 43,6÷50,4
So với tính chất nước thải của một số nhà máy sản xuất bột giấy sunfat trên thế giới, thì nước thải của Công ty cổ phần Giấy An Hòa có chỉ số COD, BOD và TSS tương đương.
3.2. Nghiên cứu xác lập chế độ công nghệ khử màu nước thải bằng ozon
Từ kết quả nghiên cứu kế thừa có thể thấy, với chế độ công nghệ thích hợp xử lý cơ-lý kết hợp với xử lý hiếu khí, nước thải sau xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm chính đạt yêu cầu, nhưng độ màu còn tương đối cao. Vì vậy, cần nghiên cứu khử màu.
Công nghệ hiện đại cho thấy, về nguyên tắc các giải pháp kỹ thuật khử màu nước thải sản xuất bột giấy có thể áp dụng bao gồm:
- Khử màu bằng hydropeoxit (có hoặc không sử dụng xúc tác); - Khử màu bằng cách sử dụng các chất hấp phụ;
- Khử màu bằng ozôn (có hoặc không sử dụng xúc tác).
Trong nghiên cứu này, đã tiến hành khử màu nước thải của nhà máy Giấy An Hòa sau quá trình xử lý kết hơp cơ lý và sinh học theo qui trình công nghệ đã được nghiên cứu trong công bố trước bằng ozon, và có nghiên cứu sử dụng xúc tác. Mẫu nước thải ozôn hóa có các chỉ tiêu như sau:
COD: 110 mg/lít; BOD5: 26 mg/lít; TSS: 22 mg/lít, Độ màu: 373 (Pt-Co).
3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý bằng ozon
Trong quá trình xử lý hóa học, thời gian phản ứng rất quan trọn ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình. Do đó, đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng thời gian xử lý ozon đến hiệu quả của quá trình bằng cách thay đổi thời gian sục ozon và giữ nguyên các yếu tố công nghệ khác. Các điều kiện thực nghiệm cụ thể như sau:
- Mức dùng xúc tác 5 mg/l; - Tốc độ sục ozon 13 mg/phút
- Nhiệt độ xử lý tiến h - pH = 6-7
- Thời gian xử lý tiến h Kết quả của quá trình x
Hình 3.1: Ảnh h
Từ kết quả khảo sát ảnh h thải bằng ozon thu đư
độ màu của nước thả ảnh hưởng rõ rệt đến đ chỉ sau 10 phút (giảm c quả độ màu là 150 độ quả cũng cho thấy từ sau giảm khi tăng thời gian x
thời gian cho phép ta giảm độ m thời gian và dựa trên th
khoảng 20-30 phút. Do đó đ 30 phút. Như vậy, các nghiên c
ệt độ xử lý tiến hành ở 30oC.
ời gian xử lý tiến hành trong 10, 20, 30 và 40 phút. a quá trình xử lý được tổng kết và thể hiện trong đ
Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến hiệu quả khử m
ảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả kh thu được ở đồ thị hình 3.1 ta thấy, khi thời gian x
ải giảm xuống. Chứng tỏ rằng thời gian x n độ màu của nước. Cụ thể như sau: độ m