Đơn vị: mg/L
Số lần pha loãng Tải lượng COD tương ứng
Không pha loãng 5760
Pha loãng 2 lần 2304
Pha loãng 4 lần 720
Pha loãng 8 lần 320
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tải lượng chất ô nhiễm đầu vào đến hiệu suất xử lý COD của quá trình EF - AO được thể hiện trong Hình 3.7.
Từ Hình 3.7 cho thấy khi giảm tải lượng COD một nửa, nghĩa là khi COD giảm từ 5760 mg/l xuống còn 2304 mg/l, thì hiệu suất xử lý COD giảm khoảng 10% trong 15 phút đầu tiên so với COD khi không pha loãng. Đặc biệt, pha loãng 8 lần NRR đầu vào thì hiệu suất xử lý COD trong 15 phút điện hóa đầu tiên đã đạt đến 81,25%. Xu hướng này có thể được giải thích rằng khi tăng tải lượng, lượng chất ô nhiễm cũng tăng lên, trong khi đó năng suất của hệ thống xử lý không thay đổi dẫn đến hiệu suất xử lý COD giảm khi tăng tải lượng đầu vào.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tải lượng chất ô nhiễm đầu vào đến hiệu suất xử lý độ màu của quá trình EF - AO được thể hiện trong Hình 3.8.
Hình 3.8.Ảnh hưởng của tải lượng đến hiệu suất xử lý độ màu
Hình 3.8 cho thấy, khi nồng độ chất ô nhiễm trong NRR sau keo tụ vào hệ EF - AO tăng tức là tải lượng đầu vào độ màu tăng thì hiệu suất xử lý độ màu giảm. Hiện tượng này được giải thích là khi tải lượng tăng hàm lượng các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học tăng mà năng suất xử lý của hệ EF - AO không thay đổi dẫn tới hiệu suất xử lý độ màu giảm. Cũng có thể là do
khả năng hấp phụ màu của hệ không đổi mà tải lượng độ màu giảm cũng làm cho hiệu suất xử lý độ màu giảm.
Kết quả xử lý COD và độ màu trong NRR bằng quá trình xử lý EF - AO khi thay đổi tải lượng đầu vào thể hiện ở Bảng 3.5.
Bảng 3.6. Hiệu suất xử lý COD và độ màu trong NRR ở các chế độ tải lượng khác nhau
(pH = 3, mật độ dòng điện J = 2,083 mA/cm2, nồng độ xúc tác [Fe2+] = 0,08
mM, khoảng cách giữa 2 điện cực là 1 cm)
Tải lượng COD đầu vào (mg/L) Hiệu suất xử lý (%) COD Độ màu 5760 98,61 85,16 2304 98,78 82,76 720 98,47 72,55 320 99,20 71,70
Từ Bảng 3.5 cho thấy, khi tăng tải lượng đầu vào thì hiệu suất xử lý COD tăng trong khi hiệu suất xử lý độ màu đều giảm. Ở thời gian tối ưu là 45 phút hiệu quả xử lý COD cao nhất đạt 99,20% và 85,16% đối với độ màu.
Nhận xét chung về ảnh hưởng của các yếu tố: pH, mất độ dòng điện, thời gian điện phân, nồng độ chất xúc tác Fe2+ và tải lượng chất ô nhiễm đã được nghiên cứu trong luận văn và được trình bày ở trên ta rút ra được một số kết luận như sau:
- pH tối ưu cho quá trình EF - AO là 3. Khi tăng hoặc giảm pH thì hiệu suất xử lý cũng giảm theo.
- Mật độ dòng điện được lựa chọn là J = 2,083 mA/cm2 do hiệu quả xử lý COD và độ màu ở mật độ dòng điện này đã đạt yêu cầu xả thải theo QCVN40:2011/ BTNMT (Cột B).
- Thời gian điện phân phù hợp là 45 phút.
- Nồng độ chất xúc tác Fe2+ được bổ sung vào hệ thống là 0,08 mM sẽ đạt được hiệu quả xử lý cao nhất.
- Về tải lượng chất ô nhiễm đầu vào: Khi tăng tải lượng đầu vào thì hiệu suất xử lý COD tăng và hiệu suất xử lý độ màu giảm.
Qua các kết luận ở trên, ta có được các yếu tố ảnh hưởng tối ưu để áp dụng thực hiện việc so sánh hiệu quả xử lý COD và độ màu giữa quá trình EF với EF - AO và quá trình AO với EF - AO như sau:
pH = 3,
Mật độ dòng điện: J = 2,083 mA/cm2,
Thời gian điện phân: 45 phút
Nồng độ chất xúc tác: [Fe2+] = 0,08 mM.
Nước rỉ rác sau xử lý tại điều kiện tối ưu có giá trị COD giảm tử 5760 mg/L xuống còn 80 mg/L (hiệu suất xử lý đạt 98,61%) và giá trị độ màu giảm từ 70,14 Pt - Co xuống còn 10,41 Pt - Co (hiệu suất xử lý đạt 85,16%). Nước rỉ rác sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT (cột B)
3.2. SO SÁNH KHẢ NĂNG XỬ LÝ COD VÀ ĐỘ MÀU CỦA NRR BẰNG QUÁ TRÌNH FENTON ĐIỆN HÓA VỚI QUÁ TRÌNH FENTON ĐIỆN HÓA KẾT HỢP OXY HÓA ANOT VÀ QUÁ TRÌNH OXY HÓA ANOT VỚI QUÁ TRÌNH FENTON ĐIỆN HÓA KẾT HỢP OXY HÓA ANOT
3.2.1. So sánh khả năng xử lý COD và độ màu của nước rỉ rác bằng quá trình Fenton điện hóa với quá trình Fenton điện hóa kết hợp oxy hóa anot
- Thí nghiệm quá trình Fenton điện hóa (EF): Chuẩn bị dung dịch nước rỉ rác vào cốc 500 mL. Điều kiện thí nghiệm đã được lựa chọn ở các thí nghiệm trước (pH = 3, J = 2,088 mA/cm2 (I = 0,3 A) , nồng độ Fe2+ là 0,08 mM). Khí nén được sục liên tục vào hệ thí nghiệm để bão hòa không khí.
Tiến hành lấy mẫu sau mỗi mốc thời gian (0 phút, 15 phút, 30 phút, 45 phút và 60 phút) đem phân tích COD và độ màu.
- Thí nghiệm quá trình Fenton điện hóa kết hợp oxy hóa anot (EF - AO): Chuẩn bị dung dịch nước rỉ rác. Điều kiện thí nghiệm đã được lựa chọn ở các thí nghiệm trước (pH = 3, J = 2,083 mA/cm2 (I = 0,5 A) , nồng độ Fe2+ là 0,08 mM). Khí nén được sục liên tục vào hệ thí nghiệm để bão hòa không khí. Tiến hành lấy mẫu sau mỗi mốc thời gian (0 phút, 15 phút, 30 phút, 45 phút và 60 phút) đem phân tích COD và độ màu.
So sánh hiệu quả xử lý COD của quá trình Fenton điện hóa với quá trình kết hợp Fenton điện hóa và oxy hóa anot được thể hiện ở Hình 3.9.
Hình 3.9. So sánh hiệu quả xử lý COD của hệ EF và EF - AO
Từ Hình 3.9 ta có thể thấy, theo thời gian điện phân thì hiệu suất xử lý COD bằng phương pháp EF cũng có chiều hướng tăng như khi sử dụng phương pháp EF - AO. Tuy nhiên, hiệu suất xử lý COD cao nhất của quá trình EF chỉ là 81,33% thấp hơn 17% so với hiệu suất xử lý 98,61% COD của quá trình EF - AO.
trình kết hợp Fenton điện hóa và oxy hóa anot được thể hiện ở hình 3.10. Từ hình 3.10 ta có thể thấy, theo thời gian điện phân thì hiệu suất xử lý độ màu bằng phương pháp EF cũng có chiều hướng tăng như khi sử dụng phương pháp EF - AO. Tuy nhiên, hiệu suất xử lý độ màu cao nhất của quá trình EF chỉ là 69,09% thấp hơn 16% so với hiệu suất xử lý 85,16% COD của quá trình EF - AO.
Hình 3.10. So sánh hiệu quả xử lý độ màu của hệ EF và EF - AO 3.2.2. So sánh khả năng xử lý COD và độ màu của nước rỉ rác bằng 3.2.2. So sánh khả năng xử lý COD và độ màu của nước rỉ rác bằng quá trình Oxy hóa anot với quá trình Fenton điện hóa kết hợp oxy hóa anot
- Quá trình oxy hóa anot (AO): Chuẩn bị dung dịch nước rỉ rác. Điều kiện thí nghiệm đã được lựa chọn ở các thí nghiệm trước (pH = 3, J = 2,083 mA/cm2 (I = 0,5 A), nồng độ Fe2+ là 0,08 mM). Khí nén được sục liên tục vào hệ thí nghiệm để bão hòa không khí. Tiến hành lấy mẫu sau mỗi mốc thời gian (0 phút, 15 phút, 30 phút, 45 phút và 60 phút) đem phân tích COD và độ màu.
AO): Chuẩn bị dung dịch nước rỉ rác. Điều kiện thí nghiệm đã được lựa chọn ở các thí nghiệm trước (pH = 3, J = 2,083 mA/cm2 (I = 0,5 A), nồng độ Fe2+ là 0,08 mM). Khí nén được sục liên tục vào hệ thí nghiệm để bão hòa không khí. Tiến hành lấy mẫu sau mỗi mốc thời gian (0 phút, 15 phút, 30 phút, 45 phút và 60 phút) đem phân tích COD và độ màu.
So sánh hiệu quả xử lý COD của quá trình Oxy hóa anot với quá trình kết hợp Fenton điện hóa và oxy hóa anot được thể hiện ở hình 3.11.
Hình 3.11.So sánh hiệu quả xử lý COD của hệ AO và EF - AOTừ hình 3.11 ta có thể thấy, theo thời gian điện phân thì hiệu suất xử lý Từ hình 3.11 ta có thể thấy, theo thời gian điện phân thì hiệu suất xử lý COD bằng phương pháp AO cũng có chiều hướng tăng như khi sử dụng phương pháp EF - AO. Tuy nhiên, hiệu suất xử lý COD cao nhất của quá trình AO chỉ là 50,67% thấp hơn gần 48% so với hiệu suất xử lý 98,61% COD của quá trình EF - AO.
So sánh hiệu quả xử lý độ màu của quá trình Oxy hóa anot với quá trình kết hợp Fenton điện hóa và oxy hóa anot được thể hiện ở hình 3.12.
Từ hình 3.12 ta có thể thấy, theo thời gian điện phân thì hiệu suất xử lý độ màu bằng phương pháp AO cũng có chiều hướng tăng như khi sử dụng
phương pháp EF - AO. Tuy nhiên, hiệu suất xử lý độ màu cao nhất của quá trình AO chỉ là 32,23% thấp hơn gần 53% so với hiệu suất xử lý 85,16% COD của quá trình EF - AO.
Hình 3.12.So sánh hiệu quả xử lý độ màu của hệ AO và EF - AO Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác của 3 Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác của 3 quá trình được thể hiện qua bảng 3.7 như sau:
Bảng 3.7. Hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác của 3 quá trình EF, AO và EF - AO
(pH = 3, mật độ dòng điện J = 2,083 mA/cm2, nồng độ xúc tác [Fe2+] = 0,08
mM, khoảng cách giữa 2 điện cực là 1 cm)
Thời gian
Fenton điện hóa Oxy hóa điện hóa Kết hợp fenton và oxy hóa điện hóa C(mg/L) H(%) C(mg/L) H(%) C(mg/L) H(%)
Thời gian
Fenton điện hóa Oxy hóa điện hóa Kết hợp fenton và oxy hóa điện hóa C(mg/L) H(%) C(mg/L) H(%) C(mg/L) H(%)
15 3226 43,99 3456 40,00 2460 57,29
30 2074 63,99 3149 45,33 1084 81,18
45 1076 81,32 2919 49,32 80 98,61
60 1076 81,32 2841 50,68 80 98,61
Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý độ màu trong nước rỉ rác của 3 quá trình được thể hiện qua bảng 3.7 như sau: