PHẦN II: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ
3.2 Kết quả nghiên cứu thí nghiệm đối chứng keo tụ, keo tụ - Fenton
3.2.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng lượng phèn nhôm đến quá trình keo tụ đối với tải trọng tối ưu
Điều kiện thí nghiệm:
Nồng độ CODvào: 1258 (mgO2/L); Độ màu: 317.4 Pt-Co pH: 7.0;
Giai đoạn phản ứng đông tụ: Thời gian khuấy 20 phút với tốc độ 140 vòng/phút;
Giai đoạn tạo bông: Thời gian khuấy 15 phút với tốc độ 40 vòng/phút;
Lượng Al2(SO4)3.18H2O: Thay đổi từ 50 – 300 (mg/L)
65
Bảng 3.7: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng lượng phèn nhôm đến quá trình keo tụ đối với tải trọng tối ưu
STT Lượng
Al2(SO4)3.18H2O (mg/L)
pH
Nước thải sau xử lý COD
(mg/L) Hiệu suất
COD (%) Độ màu (Pt - Co)
Hiệu suất khử màu
(%)
1 50 7.0 848 32.56 245.9 22.54
2 100 7.0 697 44.57 210.1 33.81
3 150 7.0 652 48.14 176.7 44.13
4 200 7.0 614 51.20 158.0 50.23
5 250 7.0 472 62.50 110.3 65.26
6 300 7.0 486 61.39 144.5 54.46
Hình 3.7: Ảnh hưởng lượng phèn nhôm đến quá trình keo tụ (tải trọng tối ưu) Nhận xét: Dựa vào đồ thị và kết quả ta thấy khi tăng lượng phèn nhôm trong nước thải thì hiệu suất cũng tăng. Nhưng khi đạt giá trị cực đại 62.5% và 65.26% tương ứng với hiệu suất xử lý COD và độ màu tại nồng độ 250 mg/L thì khả năng xử lý bắt đầu giảm. Do pH nước thải sẽ giảm khi tăng nồng độ phèn nên càng tăng lượng phèn nhôm sẽ giảm khả năng xử lý. Vì ở môi trường acid phèn nhôm sẽ thủy phân tồn tại ở dạng Al3+(aq) xử lý kém hơn keo Al(OH)3.
Phèn nhôm thủy phân: Al SO2( 4 3) 6 H O2 2 (Al OH) 63 H3SO42 Khi dư phèn nhôm, pH nước có tính acid, keo Al(OH)3 ở dạng Al3+(aq):
0 10 20 30 40 50 60 70
5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0
Hiệu suất (%)
Nồng độ Al2(SO4)3.18H2O Hiệu suất COD Hiệu suất khử màu
3
3 2 2
( ) ( ) 6 ( ) ( ) 6 Al OH s H O aq Al aq H O
3.2.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng pH đến quá trình keo tụ đối với tải trọng tối ưu Điều kiện thí nghiệm:
Nồng độ CODvào: 1258 (mgO2/L); Độ màu: 317.4 Pt-Co;
pH: Thay đổi từ 4-9
Giai đoạn phản ứng đông tụ: Thời gian khuấy 20 phút với tốc độ 140 vòng/phút;
Giai đoạn tạo bông: Thời gian khuấy 15 phút với tốc độ 40 vòng/phút;
Lượng Al2(SO4)3.18H2O: 250 mg/L
Bảng 3.8: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng pH đến quá trình keo tụ đối với tải trọng tối ưu
STT Lượng
AL2(SO4)3.18H2O (mg/L)
pH
Nước thải sau xử lý COD
(mg/L) Hiệu suất
COD (%) Độ màu (Pt – Co)
Hiệu suất khử màu
(%)
1 250 4 728 42.1 232.5 26.76
2 250 5 659 47.61 214.6 32.39
3 250 6 516 58.97 169.9 46.48
4 250 7 465 63.06 113.3 64.32
5 250 8 526 58.16 128.2 59.62
6 250 9 585 53.46 150.5 52.58
Hình 3.8: Ảnh hưởng của giá trị pH đến quá trình keo tụ (tải trọng tối ưu)
0 10 20 30 40 50 60 70
4 5 6 7 8 9
Hiệu suất (%)
pH
Hiệu suất COD Hiệu suất khử màu
67
Nhận xét: Theo đồ thị hiệu suất khử màu và khử COD đều tăng dần và đạt cực đại tại pH
= 7, sau đó có xu hướng. Do cơ chế keo tụ tạo bông khi phèn nhôm thủy phân trong nước thành dạng keo Al(OH)3. Các chất lơ lửng sẽ bị keo Al(OH)3 hấp phụ tạo bông cặn lớn hơn lắng xuống. Tuy nhiên Al(OH)3 là hydroxide lưỡng tính, khi ở môi trường acid tồn tại ở dạng Al3+(aq). Ngược lại khi trong nước thải dư hydroxide, Al(OH)3 ở dạng Al(OH)4-
(aq). 2 trường hợp trên đều hạn chế khả năng keo tụ của phèn nhôm nên pH = 7 là giá trị tối ưu cho hiệu quả xử lý tốt nhất.
3
3 2 2
: ( ) ( ) 6 ( ) ( ) 6 Acid Al OH s H O aq Al aq H O
3 4
: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Base Al OH aq OH aq Al OH aq
3.2.3 Kết quả nghiên cứu đối chứng công nghệ Fenton, Keo tụ, Keo tụ - Fenton đối với hiệu quả xử lý COD
-Điều kiện thí nghiệm Fenton:
Nồng độ CODvào: 1346 (mgO2/L). Độ màu: 341.2 Pt–Co Thời gian khảo sát: 60 phút; pH: 3.0;
Lượng H2O2: 0.133 mol/L; Lượng Fe2+ : 0.0150 mol/L;
- Điều kiện thí nghiệm Keo tụ: pH: 7.0; Lượng Al2(SO4)3.18H2O: 250 mg/L;
Giai đoạn phản ứng đông tụ: Thời gian khuấy 20 phút với tốc độ 140 vòng/phút;
Giai đoạn tạo bông: Thời gian khuấy 15 phút với tốc độ 40 vòng/phút;
Bảng 3.9: Kết quả nghiên cứu đối chứng công nghệ Fenton, Keo tụ, Keo tụ - Fenton đối với hiệu quả xử lý COD
STT Keo Tụ Fenton Keo tụ - Fenton
Hiệu suất keo tụ (%)
Hiệu suất Fenton (%)
Hiệu suất keo tụ -
Fenton (%)
1 495 418 139 63.22 68.95 89.67
2 480 418 155 64.34 68.95 88.48
3 464 433 155 65.53 67.83 88.48
4 511 402 139 62.04 70.13 89.67
5 495 418 124 63.22 68.95 90.79
6 464 449 155 65.53 66.64 88.48
7 495 433 139 63.22 67.83 89.67
8 511 418 124 62.04 68.95 90.79
9 480 402 155 64.34 70.13 88.48
Hình 3.9: Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý COD của các công nghệ: Fenton, Keo tụ, Keo tụ - Fenton (tải trọng tối ưu, số lần lặp lại thí nghiệm: 9 lần)
Nhận xét: Hiệu suất khử COD của quá trình Fenton cao hơn keo tụ và thấp hơn keo tụ- Fenton. Do keo tụ chỉ hấp phụ các chất lơ lửng tạo bông cặn lớn lắng xuống, không xử lý được các hợp chất cao phân tử là thành phần chính làm COD nước thải cao.
20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 100 200 300 400 500 600
Keo Tụ Fenton Keo tụ ‐ Fenton
Hiệu Suất (%)
Nồng độ COD (mg/L)
Công Nghệ Xử Lý
Công Nghệ QCVN 40:2011 ‐ Cột B QCVN 40:2011 ‐ Cột A Hiệu Suất
69
3.2.4 Kết quả nghiên cứu đối chứng công nghệ Fenton, Keo tụ, Keo tụ - Fenton đối với hiệu quả xử lý độ màu
Bảng 3.10: Kết quả nghiên cứu đối chứng công nghệ Fenton, Keo tụ, Keo tụ - Fenton đối với hiệu quả xử lý độ màu
STT Keo tụ Fenton Keo tụ -
Fenton Hiệu suất keo
tụ (%) Hiệu suất Fenton (%)
Hiệu suất keo tụ -
Fenton (%)
1 122.2 34.3 23.8 64.19 89.96 93.01
2 123.7 34.3 22.3 63.76 89.96 93.45
3 123.7 35.8 22.3 63.76 89.52 93.45
4 123.7 34.3 22.3 63.76 89.96 93.45
5 123.7 31.3 23.8 63.76 90.83 93.01
6 125.2 34.3 22.3 63.32 89.96 93.45
7 122.2 34.3 25.3 64.19 89.96 92.58
8 123.7 35.8 22.3 63.76 89.52 93.45
9 123.7 34.3 23.8 63.76 89.96 93.01
Hình 3.10: Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý độ màu của các công nghệ: Fenton, Keo tụ, Keo tụ - Fenton (tải trọng tối ưu, số lần lặp lại thí nghiệm: 9 lần)
Nhận xét: Khả năng khử màu của quá trình Fenton có xu hướng giống với khả năng khử COD. Chất màu của nước thải từ nhà máy đường có tính chất cao phân tử, liên kết với
50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0
Keo Tụ Fenton Keo Tụ ‐ Fenton
Hiệu Suất(%)
Độ Màu (Pt-Co)
Công Nghệ Xử Lý
Công Nghệ QCVN 40:2011 ‐ Cột B QCVN 40:2011 ‐ Cột A Hiệu Suất
saccharides tạo thành hợp chất cứng đầu khó phân hủy nên quá trình Fenton tạo gốc tự do HOthực hiện quá trình “khoáng hóa” các hợp chất cứng đầu đó thành các phân tử nhỏ hơn, từ đó làm giảm cả COD và độ màu. Hiệu suất giữa Fenton và keo tụ-Fenton chênh lệch không đáng kể, cho thấy công nghệ Fenton hoàn toàn có tiềm năng trong việc xử lý độ màu của nước thải nhà máy đường xét về chi phí và hiệu quả.