* Thí nghiệm cấp Ozon bằng cách sục trực tiếp vào nước thải
Các điều kiện tiến hành thí nghiệm như sau:
Đối với thí nghiệm cấp Ozon bằng cách sục trực tiếp vào dung dịch nước thải: + Thể tích thùng chứa: V = 60 lít, thể tích sử dụng thực Vthực = 50 lít
+ Máy Ozon với lưu lượng dòng khí ra của máy là 2 lít/phút, công suất thực trung bình của máy đạt 1,72 g/h. Nồng độ Ozon trung bình do máy phát tạo ra là 14,33 mg/l.
+ pH của nước thải trong suốt quá trình phản ứng được đo đạc và điều chỉnh liên tục để pH ở khoảng 9.
Nước thải từ công đoạn nhuộm của cơ sở dệt nhuộm tại làng nghề Vạn Phúc (cũng tiến hành thực nghiệm với 2 loại phẩm màu là xanh hoạt tính và đỏ trực tiếp), được vận chuyển về phòng thí nghiệm, sau đó xác định một số chỉ tiêu đặc trưng đối với nước thải dệt nhuộm trước khi cho chạy trên mô hình thí nghiệm.
Bảng 3.9. Giá trị một số thông số của nước thải thực tế tại làng nghề Vạn Phúc
Thông số
Giá trị một số thông số của nƣớc thải thực tế tại làng nghề Vạn Phúc
Đơn vị Đỏ - trực tiếp Xanh - hoạt tính
pH - 8,03 8,11
TSS mg/l 17,3 18,2
Độ màu Pt – Co 5350 3940
COD mg/l 386 330
BOD5 mg/l 46 38
Tiến hành cho sục Ozon trực tiếp vào dung dịch nước thải theo dõi hiệu quả xử lý màu của dung dịch cứ 30 phút lấy mẫu một lần đem xác định độ màu. Sau 10 giờ khảo sát ta thu được kết quả như sau:
Bảng 3.10. Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý màu đối với nước thải thực tế bằng cách sục Ozon trực tiếp
Thời gian (h)
Hiệu quả xử lí màu nƣớc thải phẩm nhuộm thực tế tại làng Vạn Phúc bằng sục Ozon trực tiếp Đỏ - trực tiếp Xanh – hoạt tính Độ màu (Pt – Co) H (%) Độ màu (Pt – Co) H (%) Đầu vào 5305 0,00 3940 0,00 0,5 4890 7,83 2427 38,41 1 4758 10,32 2279 42,16 1,5 4589 13,50 2092 49,60 2 4421 16,67 1693 57,42 2,5 4302 18,91 1420 63,97 3 4109 22,53 1205 69,43 3,5 3756 29,20 742 81,20 4 3466 34,67 459 88,36 4,5 3219 39,33 338 91,43 5 2643 50,18 254 93,65 5,5 2164 59,21 178 95,52 6 1788 66,30 129 96,73 6,5 1092 79,41 82 97,92 7 834 84,22 67 98,32 7,5 575 89,16 34 99,18 8 423 92,03 18 99,55 9 264 95,03 10 99,81
Từ kết quả trên cho thấy: Ozon hoàn toàn có thể xử lý được nước thải phẩm nhuộm đối với mẫu thực tế (đỏ - trực tiếp và xanh – hoạt tính) lấy từ làng nghề Vạn Phúc.
Tùy từng loại nước thải có chứa loại phẩm nhuộm khác nhau và độ màu khác nhau mà cho hiệu suất xử lý và thời gian xử lý khác nhau. Cụ thể với phẩm đỏ - trực tiếp có độ màu 5305(Pt-Co) thì sau 9h xử lý bằng ozon, hiệu quả xử lý đạt 95,03% nhưng độ màu chưa đạt giới hạn cho phép so với QCVN 13:2009/BTNMT (còn 264(Pt
–Co)). Trong khi đó với phẩm xanh – hoạt tính có độ màu 3940(Pt-Co) sau 6h xử lý độ màu còn 126 (Pt – Co) - đã đạt tiêu chuẩn cho phép.
Thực hiện cấp Ozon qua injector
Trong quá trình xử lý màu của phẩm nhuộm thực tế bằng sục khí Ozon trực tiếp, lượng Ozon bị thoát ra ở dạng khí tương đối nhiều nhất là khi nồng độ phẩm đã giảm nên khi thời gian càng kéo dài, lượng Ozon thoát ra càng nhiều (điều này có thể giải thích: do trong thời gian đầu, nồng độ phẩm nhuộm trong nước thải còn cao nên ngoài quá trình tự phân hủy, Ozon còn tác dụng chủ yếu là phá vỡ cấu trúc của phân tử phẩm nhuộm, nên lượng Ozon hấp thụ vào trong nước nhiều. Theo thời gian do bị phá vỡ cấu trúc, nồng độ các phân tử phẩm nhuộm ban đầu giảm dần, lượng Ozon tiêu thụ cho các phản ứng với phẩm nhuộm dần ít hơn). Lượng Ozon thoát ra này được hấp thụ vào dung dịch KI (2%) để tránh bị phát tán ra môi trường.
Việc cải tiến thiết bị pilot bằng cách cấp Ozon qua injector kết hợp với hệ thống ống dòng với mục đích tăng khả năng hòa tan Ozon vào dung dịch nước thải (khi nước thải chạy qua tạo áp suất hút khí Ozon đi vào dung dịch, khả năng xáo trộn và hòa tan cao hơn). Mặt khác, do thời gian tồn tại của Ozon trong ống kín lâu hơn, tận dụng hết khả năng oxy hóa của Ozon đối với phẩm nhuộm để hạn chế lượng Ozon thoát ra ngoài.
Đối với mẫu cấp O3 vào dung dịch qua injector với hệ thống ống dòng (hình 2.3) + Các thiết bị tương tự như hệ sục trực tiếp.
+ Thiết kế bộ phận injector ngay đầu đường ống dẫn nước.
+ Hệ thống ống dẫn nước tuần hoàn có chiều dài 25m, đường kính ống d = 2cm. + Máy bơm (hãng Invitec – Đài Loan): có các thông số: Hđẩy = 6m , tốc độ đẩy
7m3/h, công suất P = 180W
+ pH luôn được kiểm tra và khống chế ở khoảng pH= 9
Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý màu đối với nước thực tế trên hệ injector - ống dòng được thể hiện qua bảng 3.11 dưới đây:
Bảng 3.11. Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý màu đối với nước thải thực tế bằng cách cấp Ozon qua injector
Thời gian (h)
Hiệu quả xử lí màu nƣớc thải phẩm nhuộm thực tế tại làng Vạn Phúc cấp Ozon qua injector
Màu đỏ - trực tiếp Màu xanh – hoạt tính Độ màu (Pt – Co) H (%) COD (mg/l) H (%) Độ màu (Pt – Co) H (%) COD (mg/l) H (%) Đầu vào 5300 0,00 368 0,00 3960 0,00 360 0,00 0,5 4469 15,67 547 +48,64 2083 47,40 692 +88,1 1 4053 23,53 692 +88,04 1391 64,88 863,2 +134,6 1,5 3705 30,1 0 596,6 +62,12 1182 70,15 734 +99,45 2 3407 35,72 517 +43,61 636 83,94 602 +63,59 2,5 3148 40,61 446 +21,12 394 90,07 517 +40,49 3 2210 58,30 398 +1,07 229 94,22 425 +15,49 3,5 1903 64,11 351 -4,62 166 95,89 343 -6,79 4 1615 69,52 282,6 -23,21 142 96,41 279 -24,18 4,5 1248 76,47 227,3 -38,23 117 97,05 218 -40,76 5 685 90,10 181 -50,82 66 98,34 172 -53,26 5,5 327 93,86 112,6 -69,4 - - 110 -70,1 6 104 98,05 96,4 -73,8 - - 89,6 75,65
Từ bảng 3.11 cho thấy: Đối với hệ injector - ống dòng thì hiệu quả xử lý màu đối với phẩm xanh – hoạt tính hiệu quả xử lý vẫn cao hơn và thời gian xử lý ngắn hơn so với phẩm đỏ - trực tiếp.
Từ kết quả của bảng 3.10. và 3.11, ta có thể so sánh hiệu quả xử lý màu phẩm nhuộm giữa phương pháp sục Ozon trực tiếp và phương pháp sử dụng injector - ống dòng. Kết quả được thể hiện qua các hình dưới đây:
Hình 3.11. So sánh hiệu quả xử lý phẩm đỏ - trực tiếp giữa cách sục Ozon trực tiếp và cấp Ozon qua Injector.
Hình 3.12. So sánh hiệu quả xử lý phẩm xanh- hoạt tính giữa cách sục Ozon trực tiếp và cấp Ozon qua Injector.
0 20 40 60 80 100 120 0 2 4 6 8 H iệ u suấ t xử lý m àu (%) Thời gian (h)
Màu xanh - hoạt tính
Sục O3 trực tiếp injecter
- Từ hình 3.11 và 3.12 thấy rằng: đối với cả 2 loại dung dịch phẩm nhuộm thực tế (phẩm đỏ - trực tiếp và phẩm xanh – hoạt tính) thì phương pháp cấp khí Ozon qua hệ injector - ống dòng cho hiệu quả cao hơn so với cách sục Ozon trực tiếp.
+ Đối với phẩm màu đỏ: khi cho sục Ozon trực tiếp vào dung dịch nước thải, thì sau 9h phản ứng, độ màu vẫn còn 264 (Pt –Co) - chưa đạt tiêu chuẩn xả thải (theo 13:2009/BTNMT, cột B). Trong khi đó với cách cấp Ozon qua injector - ống dòng thì chỉ sau 6h xử lý độ màu còn 104 (Pt –Co) đã đạt tiêu chuẩn xả thải.
+Tương tự với phẩm xanh – hoạt tính: để xử lý độ màu đạt tiêu chuẩn xả thải (theo 13:2009/BTNMT, cột B) nếu sục Ozon trực tiếp thì cần thời gian là 6h, còn nếu sử dụng hệ injector - ống dòng chỉ cần 4h.
Mặt khác, chúng tôi cũng xác định tổng lượng Ozon dư thoát raở 2 phương thức cấp Ozon trong 30 phút cuối cùng của mẫu thí nghiệm trên thu được kết quả như sau:
+ Đối với cách sục Ozon trực tiếp: 1604,6 mg.
+ Đối với cách sử dụng injector - ống dòng: 207,8 mg.
Như vậy, sử dụng injector - ống dòng đã làm giảm sự thất thoát Ozon ra ngoài không khí, tăng hiệu quả xử lý màu của nước thải nhuộm.
Để khẳng định Ozon đã oxy hóa được các hợp chất phẩm màu có trong nước thải thực tế, mẫu trước và sau xử lý đem đi chụp phổ UV – VIS thu được kết quả sau:
Hình 3.13. Phổ UV – VIS của phẩm màu đỏ - trực tiếp (mẫu thực tế) trước và sau quá trình oxi hóa bằng Ozon sử dụng hệ injector - ống dòng
Hình 3.14. Phổ UV – VIS của phẩm màu xanh – hoạt tính (mẫu thực tế) trước và sau quá trình oxi hóa bằng Ozon sử dụng hệ injector - ống dòng
Qua kết quả chụp phổ UV – VIS thấy rằng sau quá trình xử lý bằng Ozon, tất cả các pick thể hiện cho các nhóm mang màu của phân tử phẩm nhuộm đều không còn do quá trình oxi hóa bằng Ozon đã phá vỡ cấu trúc của các nhóm này, làm mất khả năng hấp thụ màu của dung dịch.
Trong quá trình xử lý màu bằng Ozon có sự thay đổi về chỉ số COD. Ban đầu, COD tăng vọt. Khi thời gian càng dài, lượng COD càng giảm, hiệu suất xử lý COD càng tăng.
3.3.2. Khảo sát khả năng phân hủy sinh học của nước thải dệt nhuộm sau quá trình xử lý bằng Ozon với hệ injecter - ống dòng.