Như đã biết, trong các quá trình hóa học thì nồng độ của tác nhân ảnh hưởng đến cân bằng phản ứng và do đó ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình phản ứng. Chính vì vậy, đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ ozon sử dụng đến hiệu quả quá trình xử lý. Ở đây, nồng độ ozon được thay thế bằng tốc độ sục khí ozon (hay là lưu lượng dòng khí ozon được cấp). Thực nghiệm được tiến hành bách cách thay đổi tốc độ sục khí (lưu lượng dòng khí) đồng thời cố định các điều kiện khác, cụ thể như sau:
- Mức dùng xúc tác 5 mg/l;
- Nhiệt độ xử lý tiến hành ở 30oC.
- Thời gian xử lý tiến hành trong 30 phút. - pH = 6-7
- Tốc độ sục ozon: 8, 13 và 20 mg/phút
Tốc độ sục khí được kiểm soát bằng cách thay đổi 03 nguồn cấp ozon là máy BKzone H08, công suất 8 mg/phút (500 mg/h), BKzone H08, công suất 13 mg/phút (800 mg/h) và BKzone Protech, năng suất 20 mg/phút ( 1200 mg/h). Kết quả nghiên cứu được tổng hợp trong bảng 3.3.
Bảng 3.3: Ảnh hưởngcủa tốc độ sục khí ozon đến hiệu quả khử màu
Tốc độ sục ozon (mg/phút) 8 13 20
Hình 3.2: Ảnh hư
Qua kết quả nghi
cấp ozon khác nhau, cụ thể với 3 nồng độ ozon lần l mg/phút (800mg/h) và
sự chênh lệch nhiều. Ở nồng độ hiệu suất 58,1%. Ở nồng độ
suất 65,8%. Ở nồng độ ozon 1200mg/h
68,3%. Vấn đề ở đây có lẽ do hệ thống thực nghiệm ch ứng. Như vậy, các nghiên c
mg/phút (800mg/h).
3.2.3. Nghiên cứu ảnh h
Như đã biết, pH c bằng ozon. Do đó, đã ti hóa xử lý màu nước th tiến hành thực nghiệm c
- Mức dùng xúc tác
h hưởngcủa tốc độ sục khí ozon đến hiệu quả khử m
ết quả nghiên cứu thì hiệu suất khử màu nước thải trong điều kiện nguồn ấp ozon khác nhau, cụ thể với 3 nồng độ ozon lần lượt là 8 mg/phút (
và 20 mg/phút (1200 mg/h) thì độ màu có gi ệch nhiều. Ở nồng độ ozon 500mg/h độ màu giảm c
Ở nồng độ ozon 800mg/h độ màu giảm còn 1 Ở nồng độ ozon 1200mg/h độ màu giảm còn 118 (Pt
ở đây có lẽ do hệ thống thực nghiệm chưa tối ưu cho quá tr y, các nghiên cứu tiếp theo sẽ được tiến hành ở nguồn cấp ozon
ứu ảnh hưởng của pH xử lý
t, pH của nước cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu qu ã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của pH đ
c thải bằng cách thay dổi pH ở các mức khác nhau. Di m cụ thể như sau:
ùng xúc tác 5 mg/l;
ến hiệu quả khử màu
ớc thải trong điều kiện nguồn 8 mg/phút (500mg/h), 13 àu có giảm nhưng không có ảm còn 156 (Pt-Co) đạt òn 128 (Pt-Co) đạt hiệu 8 (Pt-Co) đạt hiệu suất ưu cho quá trình phản ở nguồn cấp ozon 13
u quả quá trình xử lý a pH đến quá trình ozon c khác nhau. Diều kiện
- Tốc độ sục ozon 13 mg/phút - Nhiệt độ xử lý tiến h
- Thời gian xử lý tiến h - pH = 4, 5,6,7,8,9
Hình 3.3.
Nghiên cứu khảo sát ảnh h
trình xử lý bằng ozon cho thấy: hiệu quả khử m khoảng (6 – 7). Khi pH tăng t
độ màu giảm. Tuy nhiên khi pH tăng l suất khử màu giảm. Đi
dạng ion kim loại nên v kiềm, xúc tác chuyển sang d tác. Trong môi trường axi (pH nước giảm đáng kể). Giá tr
xuất công nghiệp sau xử lý của QCVN 12:2008/BTNMT cứu tiếp theo sẽ được tiến h
c ozon 13 mg/phút (cấp ozon từ máy BKzone Protech ệt độ xử lý tiến hành ở 30oC.
ời gian xử lý tiến hành trong 30 phút. pH = 4, 5,6,7,8,9
Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả khử m
ứu khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả khử m ử lý bằng ozon cho thấy: hiệu quả khử màu đạt cao nh
Khi pH tăng từ mức axit lên đến trung hòa (t m. Tuy nhiên khi pH tăng lên cao hơn nữa, đến m
Điều này có thể là do trong môi trường axit, xúc tác v i nên vẫn có hoạt tính xúc tác cao. Khi tăng pH lên môi trư
n sang dạng hydroxit, làm giảm hoặc mấ ờng axi (pH = 4-6) khả năng khử màu tăng
. Giá trị pH tối ưu cũng phù hợp với yêu c ất công nghiệp sau xử lý của QCVN 12:2008/BTNMT. Như v
ợc tiến hành ở pH trong khoảng 6 – 7.
ấp ozon từ máy BKzone Protech)
ởng của pH đến hiệu quả khử màu
ởng của pH đến hiệu quả khử màu của quá cao nhất với pH trong n trung hòa (từ 4 lên đến 7) thì n mức kiềm thì hiệu ng axit, xúc tác vẫn ở t tính xúc tác cao. Khi tăng pH lên môi trường ất hoạt tính của xúc tăng rõ rệt (độ màu của êu cầu nước thải sản Như vậy, các nghiên
3.2.4. Nghiên cứu tối
Đã tiến hành ozon hóa v BKzone Protech.
- Mức dùng xúc tác - Thời gian xử lý tiến h - pH = 6-7
- Tốc độ sục ozon 13 mg/phút - Nhiệt độ xử lý tiến h
Nước thải sau xử
được trình bày trong hình 3.4:
Hình 3.4: Ảnh h
Ảnh hưởng của nhiệt độ trong khoảng nghi ràng. Tuy nhiên có thể thấy ở nhiệt độ 40
giảm từ 373 (Pt-Co) xu nhiệt độ hiệu quả khử m độ khử màu của ozon. Tuy nhi hiệu quả thu được thấy rằng tiến h thế hơn cả về khía cạnh hiệu quả xử lý v
ứu tối ưu hóa nhiệt độ xử lý
ành ozon hóa với mức dùng xúc tác 0,5 mg/l; c
ùng xúc tác 5 mg/l;
ời gian xử lý tiến hành trong 30 phút.
c ozon 13 mg/phút
ệt độ xử lý tiến hành ở 30oC , 40oC, và 50oC.
ử lý có độ màu tương ứng 118; 110; 115. ình bày trong hình 3.4:
Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý đến hiệu quả khử m
ởng của nhiệt độ trong khoảng nghiên cứu 300C – ể thấy ở nhiệt độ 400C hiệu quả khử màu đ
Co) xuống còn 110 (Pt-Co) đạt hiệu suất 70,5%. Khi tiếp tục ệt độ hiệu quả khử màu giảm không đáng kể do nhiệt độ tăng sẽ l
ủa ozon. Tuy nhiên, tính toán chi phí để tăng thêm 10 ợc thấy rằng tiến hành khử màu ở nhiệt độ nước thải (30 ề khía cạnh hiệu quả xử lý và kinh tế (chi phí xử lý). Nh
ùng xúc tác 0,5 mg/l; cấp ozon từ máy
. Kết quả nghiên cứu
ến hiệu quả khử màu
– 500C không thật rõ àu đạt giá trị cao nhất , ạt hiệu suất 70,5%. Khi tiếp tục tăng ảm không đáng kể do nhiệt độ tăng sẽ làm giảm hoạt ăng thêm 100C và so sánh ớc thải (300C) vẫn ưu ế (chi phí xử lý). Như vậy, nhiệt độ
tối ưu cho quá trình xử lý được chọn là 300C
3.2.5. Nghiên cứu sử dụng chất xúc tác cho quá trình oxi hóa
Đã tiến hành thực nghiệm ozon hóa sử dụng xúc tác với mức dùng trong khoảng 0,1- 0,7 mg/lít. Ozon được từ máy tạo ozon BKzone H08, công suất 13 mg/phút (800 mg/h). Thời gian phản ứng được duy trì là 30 phút. Kết quả thu được thể hiện trong bảng 3. 4:
- Mức dùng xúc tác 5 mg/l;
- Nhiệt độ xử lý tiến hành ở 30oC.
- Thời gian xử lý tiến hành trong 30 phút. - pH = 6-7
- Tốc độ sục ozon 13 mg/phút - Mức dùng xúc tác: 1-7 mg/l
Bảng 3.4: Kết quả mức dùng xúc tác ảnh hưởng đến độ màu của nước thải
Lượng xúc tác (mg/l) 1 2 3 4 5 6 7 Độ màu (Pt-Co) 267 220 175 138 118 115 115
Qua bảng kết quả bảng 3.4 ta thấy, hiệu quả khử màu nước thải tăng dần khi ta tăng dần lượng xúc tác, cụ thể:
Với lượng xúc tác 1mg/l, sau 30 phút phản ứng thì độ màu nước thải giảm từ 373 (Pt-Co) (độ màu của nước thải trước ozon hóa) xuống còn 267 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 28,4%
Với lượng xúc tác 2mg/l, sau 30 phút phản ứng thì độ màu nước thải từ 373 (Pt-Co) giảm xuống còn 220 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 41 %
Với lượng xúc tác 3mg/l, sau 30 phút phản ứng thì độ màu nước thải từ 373 (Pt-Co) giảm xuống còn 175 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 53,1%
(Pt-Co) giảm xuống còn 148 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 60,3%
Với lượng xúc tác 5mg/l, sau 30 phút phản ứng thì độ màu nước thải từ 373 (Pt-Co) giảm xuống còn 142 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 61,9%
Với lượng xúc tác 6mg/l, sau 30 phút phản ứng thì độ màu nước thải từ 373 (Pt-Co) giảm xuống còn 140 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 62,5%
Với lượng xúc tác 7mg/l, sau 30 phút phản ứng thì độ màu nước thải từ 373 (Pt-Co) giảm xuống còn 139 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 62,7%
Cũng đã tiến hành thực nghiệm với mẫu đối chứng, xử lý màu bằng sục ozon trong vòng 30 phút với các điều kiện tương tự nhưng không sử dụng xúc tác. Độ màu của nước thải thu được sau quá trình xử lý của mẫu đối chứng này là 295 (cao hơn độ màu sau xử lý có xúc tác với mức dùng 1 mg/l). Kết quả thu được cũng chứng tỏ rằng, bổ sung xúc tác cho hiệu quả đáng kể.
Từ kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng chất xúc tác thu đượ trên bảng 3.4 cho thấy khả năng khử màu nước thải sản xuất bột giấy tăng khi tăng lượng xúc tác, tuy nhiên mức độ tăng rõ rệt với hiệu suất khử màu cao khi tăng lượng xúc tác trong khoảng từ 5 mg/l, khoảng 61,9%. Mức độ tăng sẽ chậm dần và gần như không đổi khi tăng lượng xúc tác lên mức dùng 6 và 7 mg/l. Do đó, mức dùng xúc tác trong khoảng 5 mg/lít là thích hợp nhất.
3.3. Quy trình xử lý màu nước thải của công ty cổ phần giấy An Hòa bằng ozon
Xử lý cơ-lý kết hợp xử lý sinh học là công nghệ truyền thống xử lý nước thải sản xuất bột giấy. Bằng các quá trình xử lý này có thể xử lý nước thải đạt yêu cầu về các chỉ tiêu, như COD, BOD, TSS, nhưng không đáp ứng được yêu cầu về độ màu, đặc biệt là màu của nước thải sản xuất bột giấy. Ozon hóa có tác dụng khử màu, nhờ đó mà nước thải sau xử lý đáp ứng được yêu cầu hiện hành về tất cả các chỉ tiêu chất lượng.
Đã tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bột giấy hóa học tẩy trắng sau công đoạn xử lý cơ lý-vi sinh của công ty giấy An Hòa bằng ozôn. Từ các kết
quả nghiên cứu thu được ở trên ta lựa chọn được các thông số thích hợp cho công đoạn khử màu nước thải bằng ozon như sau:
- Nhiệt độ xử lý: khoảng 30oC;
- Thời gian xử lý: 30 phút;
- Mức dùng xúc tác: 5 mg/lít;
- Sục khí với lưu lượng: 13 mg/phút.
- pH = 6 – 7
Sau khi đã tìm ra được các điều kiện xử lý thích hợp, đã tiến hành xử lý nước thải ở các thông số công nghệ thích hợp đã được trình bày ở trên. Các thông số đặc trưng của nước thải sau khi xử lý được trình bày trong bảng 3.5.
Bảng 3.5: Chỉ số của nước thải sau khi được xử lý.
TT Chỉ số đặc trưng ĐVT Giá trị 1 COD mg/l 46 2 BOD mg/l 19 3 TSS mg/l 16 5 pH 6-7 6 Độ màu Pt-Co 119
Nước thải sau xử lý có chỉ tiêu về độ màu đạt yêu cầu cấp B theo QCVN 12:2008/BTNMT. Bên cạnh đó các chỉ tiêu khác cũng đã đảm bảo được yêu cầu theo qui định xả thải bởi vì trước khi xử lý màu bằng ozon hóa thì nước thải đã được xử lý cơ lý và vi sinh.
Từ các kết quả thu nhận được ở trên có thể thấy sử dụng ozon làm tác nhân oxi hóa khử màu nước thải sản xuất bột giấy kết hợp bổ sung xúc tác từ quặng sắt Tuyên Quang với mức dùng hợp lý, cho hiệu quả xử lý màu cao, đảm bảo hiệu quả kinh tế và đáp ứng được yêu cầu về chất lượng nước
KẾT LUẬN Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu có thể kết luận:
- Đã xác lập được các chế độ công nghệ thích hợp xử lý nước thải sản xuất bột giấy tẩy trắng của Công ty CP Giấy An Hòa bằng ozon, như sau:
Thông số công nghệ Chỉ tiêu ô nhiễm sau xử lý
- Nhiệt độ xử lý: khoảng 30oC; - Thời gian: 15-20 phút; - Mức dùng xúc tác: 5 mg/lít; - Sục khí với lưu lượng 13 mg/phút. - pH: 6,5 -7,5 - COD: 46 mg/lít; - BOD5: 19 mg/lít; - TSS: 16 mg/lít; - Độ màu: 119 (Pt-Co); - pH: 6,5-7,5.
- Nước thải sau xử lý có chỉ tiêu đạt yêu cầu theo cấp B của QCVN 12:2008/BTNMT
- Sử dụng ozon với mức dùng hợp lý, đảm bảo hiệu quả kinh tế và đáp ứng được yêu cầu về chất lượng nước. Tuy nhiên phương án về hệ thống thiết bị xử lý cần được tiếp tục nghiên cứu, để có giải pháp khả thi ở quy mô hệ thống toàn Nhà máy.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Monica Ek, Goran Gellerstedt, Gunnar Henriksson, Pulp and Paper Chemistry and Technology. Vol.1-2, Walter de Gruyter GmbH&Co, Berlin, 2009.
2. Pulp and paper manufacture, Vol.1-6, 3-st Edition. Publ. by The joint textbook committee of the paper industry TAPPI, 1998.
3. Johan Gullichsen, Hannu Paulapuro, Papermaking Science and Technology,
Book 1-6, Fapet Oy, Finland, 2000.
4. Herbert Sixta, Handbook of Pulp, Vol.1-2, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
KGaA, 2006.
5. Herbert Holik, Handbook of Paper and Board, Wiley-VCH Verlag GmbH &
Co. KGaA, 2006.
6. Peter W. Hart, Alan W. Rudie, The Bleaching of Pulp, TAPPI Press, 2012. 7. Hans Ulrich Suess. Pulp Bleaching Today. Walter de Gruyter, 2010.
8. Carlton W, Dence and Douglas W. Reeve, Pulp Bleaching: Principles and Practice, Tappi Press, 1996.
9. Pratima Bajpai. Biotechnology for Pulp and Paper Processing, Springer, 2012. 10. Pratima Bajpai. Environmentally Friendly Production of Pulp and Paper. John Wiley and Sons, 2010.
11. T. Scheper, K.L. Eriksson. Biotechnology in the Pulp and Paper Industry,
Publ. Springer Verlag Publ., 2006.
12. Lawrence K. Wang, Yung-Tse Hung, Howard H.Lo, Constantine Yapijiakis, Waste Treatment in the Process Industries, Taylor & Francis Group, LLC, 2006. 13. В.Ф.Максимов, И.В.Вольф, В.А.Винокурова, Л.Н.Григорьев, Л.М.Исянов, А.Н.Николаев, А.И.Шишкин, Очистка и рекуперация промышленных выбросов, Издательство «Лесная промышоенность»,М. 1989, 16 с.
14. Kringstad, K.P.; Lindstrom, K. Spent liquors from pulp bleaching (critical review). Environ. Sci. Technol. 1984, 18, 236A–247A.
spent liquor management, spill prevention and control; USEPA: Washington, DC, 1997.
16. Bộ Công thương (2012), “Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp giấy Việt Nam đến năm 2020, có xét đến năm 2015”.
17. Cục thống kê tỉnh Tuyên Quang (2011), Niên giám thống kê tỉnh Tuyên
Q uang, NXB Thống kê.
18. Habubank Security (2010), Báo cáo tóm tắt ngành giấy Việt Nam
19. Nguyễn Xuân Nghiên (2003), Xử lý nước thải công nghiệp, Trung tâm chuyển giao công nghệ nước sạch và Môi trường, Hà N ội.
20. Phạm Ngọc Đăng (2000), Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 1, tập 2 và tập 3, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, Hà Nội.
21. Trần Hiếu Nhuệ (1999), Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, Nhà xuất bản k hoa học và k ỹ thuật, Hà N ội. Trung tâm đào tạo ngành nước và
môi trường (2006), Sổ tay xử lý nước, Nhà xuất bản xây dựng.
22. Công ty Cổ phần Giấy An Hòa (2012), Báo cáo tổng kết của công ty
cổ phần Giấy An Hòa.
23. Trung tâm Khoa học và Công nghệ Môi trường (2008), Tài liệu hướng dẫn
sản xuất sạch trong các nhà máy bột giấy và Giấy, Trường Đại học Bách
Khoa Hà Nội.
24. Phan Huy Hoàng (2005), “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải Nhà máy giấy
Hòa Bình”, Đồ án tốt nghiệp Đại học Bách Khoa Hà nội.
25. Phan Thị Lan (2011), Thực hành phân tích Môi trường, trường Đại học Công nghiệp Việt Trì.
26.Trịnh Đình Tuân (2015), nghiên cứu xử lý cơ lý nước thải sản xuất bột giấy sunphat của công ty Giấy An Hòa, LV Th.S, Đại Học BKHN.
27. Đỗ Huy Giang(2015), nghiên cứu xác định tính chất của các chất thải rắn và nước thải từ dây chuyền sản xuất bột giấy của công ty cổ phần giấy An Hòa.