Hệ quang UV-Fenton tạo ra gốc tự do *OH có thế oxy hóa cao (E=2.8) có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ tồn dư trong bao bì hóa chất bảo vệ thực vật.
Fe2+ + H2O2 + UV → Fe3+ + *OH + OH–
4.4.2. Đối tượng áp dụng
Quy trình áp dụng để xử lý nước thải sau khi ngâm bao bì thuốc bảo vệ thực vật trên đồng ruộng. Bao bì sau ngâm được loại bỏ các hợp chất hữu cơ tồn dư có thể được đem đi xử lý như rác thải sinh hoạt.
4.4.3. Quy trình công nghệ xử lý
Dựa trên việc thử nghiệm phản ứng xử lý nước thải ngâm bao bì hóa chất thực vật tạo ra trên phòng thí nghiệm, xem xét các yếu tố và điều kiện tối ưu, cũng như việc khảo sát thực địa để đánh giá các đặc điểm, tính chất, chủng loại bao bì thuốc bảo vệ thực vật, chúng tôi đề xuất quy trình xử lý như sau:
Hình 4.14. Bể ngâm bao bì hóa chất BVTV Bể ngâm
Bể ngâm được thiết kế dạng hình trụ đáy tròn, bê tông cốt thép với các thông số như sau:
- Chiều cao bể: 1.20 m - Độ dày nắp đậy bể: 0.08 m - Đường kính đáy bể: 0.80 m - Độ dày thành bể: 0.10 m - Thể tích khai thác: 0.5 m3. - Thời gian lưu nước: 8 giờ
Ngoài ra, bể còn có 2 đường ống nước để dẫn nước vào ngâm và dẫn nước sau khi ngâm sang bể điều hòa. Trong bể còn có một lưới dùng để giữ bao bì không nổi lên mặt nước trong khi ngâm và thu gom bao bì đưa ra ngoài sau khi ngâm. Mỗi lần ngâm có thể chứa từ 3-5 Kg bao bì thuốc BVTV.
Hình 4.15. Buồng phản ứng Buồng phản ứng
Buồng phản ứng được thiết kế tương tự bể ngâm bê với các thông số như sau: - Chiều cao bể: 1.20 m
- Độ dày nắp đậy bể: 0.05 m - Đường kính đáy bể: 0.75 m - Độ dày thành bể: 0.10 m - Thể tích khai thác: 0.5 m3. - Thời gian lưu nước xử lý: 4 giờ
Ngoài ra, buồng phản ứng còn có 2 đường ống nước, một ống để dẫn nước sang bể điều hòa và trở lại buồng phản ứng nhằm xáo trộn đều và tuần hoàn xử lý nước thông qua bơm định lượng, một ống để tiếp nhận dung dịch hóa chất từ thùng hóa chất. Buồng phản ứng còn được thiết kế các ống thạch anh bên trong là đèn UV có bước sóng 245nm, có vai trò cung cấp tia UV xúc tác cho phản ứng oxy hóa trong buồng.
chức năng chứa nước từ bể ngâm và có vai trò giữ nước tuần hoàn qua buồng phản ứng trong quá trình xử lý, đảm bảo nước qua bể đều được đưa qua buồng phản ứng. Ngoài ra, còn có 1 thùng hóa chất chứa dung dịch Fe2SO4/H2O2, trong khi xử lý được bơm định lượng đưa vào buồng phản ứng với tỷ lệ Fe2SO4/H2O2 là 1/10 nhằm đưa hiệu quả xử lý đạt tối ưu. Thùng hóa chất còn được bổ sung dung dịch H2SO4 nhằm duy trì cân bằng pH=3 trong buồng phản ứng.
Thuyết minh công nghệ
Bao bì hóa chất bảo vệ thực vật trên đồng ruộng được thu gom vào bể ngâm (1) với lượng 3-5kg mỗi lần, lưới thu gom bao bì được hạ xuống để bao bì không nổi trên mặt nước khi ngâm. Sau đó bể được bổ sung 0.5m3 nước để rửa lượng tồn dư hóa chất trên bao bì. Sau thời gian ngâm 8 giờ, nước thải được bơm định lượng (3) bơm qua bể tuần hoàn (4). Sau mỗi mẻ ngâm, lưới thu gom sẽ đưa bao bì ra khỏi bể (1). Nước thải được bơm tuần hoàn sang buồng phản ứng (5) có chứa các đèn UV được bao quanh bởi ống thạch anh và bể tuần hoàn (4). Bơm định lượng đồng thời bơm lượng hóa chất nhất định vào trong buồng phản ứng. Sau 4 giờnước thải sau khi xử lý loại bỏ các hợp chất hữu cơ tồn dư hóa chất bảo vệ, có giá trị COD thấp (nhỏ hơn QCVN 40/2011) sẽ được ra ngoài. Bơm định lượng tiếp tục bơm nước từ bể ngâm sang để tiến hành lần xử lý tiếp theo.
Các thiết bị và công trình: (1) bể ngâm, (2) lưới thu gom bao bì sau ngâm, (3) bơm định lượng, (4) bể tuàn hoàn, (5) buồng phản ứng chứa ống thạch anh và đèn UV, (6) Thùng hóa chất gồm Fe2SO4, H2O2, dung dịch H2SO4 điều chỉnh pH.
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. KẾT LUẬN
Từ các kết quả thu được có thể đưa ra một số kết luận sau:
1. Công tác quản lý bao bì hóa chất bảo vệ thực vật ở hai xã Liên Hà Bồng Lai chưa hiệu quả, chưa có các bể thu gom bao bì sau sử dụng tại đồng ruộng cho người dân.
2. Đã thực hiện thử nghiệm ngâm để tạo ra mẫu nước thải từ tồn dư hóa chất trên bao bì thuốc bảo vệ thực vật. Lựa chọn thời gian ngâm thích hợp là 8 giờ. Nước thải có một số tính chất sau: pH=7.7, COD=540 mg/l, Cl-=7.1 mg/l, NO3-=3.33 mg/l, PO43-=0.1 mg/l.
3. Xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý: pH=3, bước sóng UV = 254nm, tỷ lệ nồng độ Fe2SO4/H2O2 = 0.01M/0.1M. Hiệu quả sau xử lý, COD=20mg/l.
4. Đề xuất mô hình công nghệ xử lý áp dụng xử lý bao bì tồn dư trên đồng ruộng.
5.2. KIẾN NGHỊ
Do điều kiện thời gian nghiên cứu có hạn, phạm vi nghiên cứu rộng quy mô đánh giá các thông sô cũng như nghiên cứu mô hình còn hạn chế nên tôi xin đưa ra một số kiến nghị sau:
- Xem xét đánh giá thêm các thông số nhằm phản ảnh chất lượng nước thải từ quá trình ngâm và sau xử lý, hoặc sử dụng các phương pháp hiện đại như sắc ký lỏng hiệu năng cao để phân tích chính xác lượng tồn dư của từng nhóm thuốc bảo vệ thực vật.
- Mở rộng nghiên cứu thêm nhiều bước sóng của đèn UV trong nghiên cứu này áp dụng trong quá trình xử lý
- Xem xét thêm một số điều kiện ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng như nhiệt độ, pH.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tài liệu tiếng Việt:
1. Bộ Nông Nghiệp và phát triển nông thôn (2014). Thông tư về quản lý thuốc bảo vệ thực vật.
2. Bộ TNMT (2016). Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia 2016.
3. Bộ TNMT (2016). Báo cáo môi trường Quốc gia 2016: Tổng quan môi trường Việt Nam.
4. Cục thống kê thành phố Hà Nội (2017). Niên giám thống kê thành phố Hà Nội 2017. 5. Cục thống kê tỉnh Bắc Ninh (2017). Niên giám thống kê tỉnh Bắc Ninh 2017. 6. Lê Huy Bá (2002). Tài nguyên môi trường và phát triển bền vững. NXB Khoa học
kỹ thuật. TP Hồ Chí Minh.
7. Lê Huy Bá (2008). Độc học môi trường. NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh. 8. Nguyễn Hồng Sơn (2012). Nghiên cứu quy trình thu gom và xử lý bao bì thuốc
BVTV trên đồng ruộng
9. Nguyễn Mạnh Chinh (2007). Cẩm nang thuốc bảo vệ thực vật.
10. Nguyễn Trần Oánh, Nguyễn Văn Kiên, Bùi Trọng Thủy (2007). Giá trình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật.
11. Phạm Văn Biên, Bùi Cách Tuyến, Nguyễn Mạnh Chinh (2000). Cẩm nang thuốc bảo vệ thực vật. NXB Nông nghiệp, TP Hồ ChíMinh.
12. Tổng cục môi trường (2016). Báo cáo hiện trạng ô nhiễm môi trường do hóa chất bảo vệ thực vật tồn lưu thuộc nhóm chất hữu cơ khó phân hủy tại Việt Nam. 13. Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2015). Các quá trình oxy hóa nâng cao trong xử lý
nước và nước thải. Cơ sở khoa học ứng dụng. NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội. 14. Trần Thái Hòa (2005), Quản lý và kiểm soát có hiệu quả thuốc BVTV ở Việt
Nam, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.
15. UBND huyện Đông Anh. Báo cáo tình hình kinh tế - xã hội giai đọan 2016-2017 16. UBND huyện Quế Võ. Báo cáo tình hình kinh - xã hội năm 2017.
17. Vũ Quang Bách và Đỗ Ngọc Khuê (2016). Nghiên cứu ảnh hưởng của một số tác nhân đến khả năng xử lý nước thải nhiễm các hợp chất Nitramin bằng quá trình Fenton và quang Fenton.
18. Vũ Thanh Hải (2013). Áp dụng phương pháp Fenton xử lý tồn dư thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ clo trong đất bị ảnh hưởng bởi Kho thuốc số 2 không còn sử dụng tại Nam Đàn, Nghệ An.
II. Tài liệu tiếng Anh:
19. Fan RG, (2011). Disposal and Degradation of Pesticide waste. Washington State University Drive, Richland, WA99352, USA. Rev. Environ. Toxicol..
20. Gong Cheng, Jing Lin (2015). Advanced Treatment of Pesticide-Containing Wastewater Using Fenton Reagent Enhanced by Microwave Electrodeless Ultraviolet. 21. Huang (1991). Sampling for Determination of Pesticcide Residue in Pesticide
Residue Analysis.
22. Li Tian-liang (2005), Results on the Disposal of Obsolete Pesticides Pilot. Pesticide Disposal Project .
23. Ming-Jer Liou, Ming-chun Lu, Jong- Nan Chen. Oxidation of explosives by Fenton and photo-Fenton processes. Water Research 37 (2003) 3172-3179. 24. Niu FF (2010). Treatment of DDNP wastewater with coagulation-Fenton process
and white rot fungi. Jiaozuo: Henan Institute of Technology.
25. Niu FF, Jia BJ, Yuan SH (2010). Research on the pretreatment process of DDNP wastewater. Journal of Henan Polytechnic University 6. pp. 826-830.
26. Oxidation Processes, Journal of Industrial and Engineering Chemitry (2014) 1468. Kyung Duk Zoh, Michael K. Stenstrom, Fenton oxidation of hexahydro-1,3,5- trinitro1,3,5-triazine (RDX) end octahydro-1,3,5,7- tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine (HMX), Water Research 36 (2002) 1331.
27. R.G Jiang, Z.T Liu (2006). Initiangting Explosive. Vol. 1, Ordnance Industry Press of China, Beijing.
28. Schwarzer (1998), Pesticide Analytical Manual, Vols I and II, Washington DC. 29. UN (1991). Agro-pesticides: properties and functions in integrated crop protection. 30. V. J. P. Vilar, F. C. Moreira, A. C. C. Ferreira et al., “Biodegradability enhancement
of a pesticide-containing bio- treated wastewater using a solar photo-Fenton treatment step followed by a biological oxidation process,” Water Research, vol. 46, no. 15, pp. 4599–4613, 2012.
III. Tài liệu Internet:
31. http://www.moitruongvietbac.com/qua-trinh-fenton-xu-ly-nuoc-thai
32. http://www.gef.monre.gov.vn/wp-content/uploads/2016/01/POP_bao-caohien- trang_final_print-1.pdf
PHỤ LỤC