BAÙO CAÙO CHUYEÂN ÑEÀ (Baùo caùo 2.4.1)
“MOÂ HÌNH OXY HOÙA HOÙA HOÏC KEÁT HÔÏP VÔÙI BÖÙC XAÏ ÑIEÄN TÖØ UV
DUØNG ÑEÅ XÖÛ LYÙ CAÙC CHAÁT THAÛI HÖÕU CÔ NGUY HAÏI, RÖÛA CAÙC BAO
BÌ, BOÀN CHÖÙA NHIEÃM CHAÁT THAÛI NHAÁT LAØ CHAÁT THAÛI NGAØNH HOÙA
CHAÁT BAÛO VEÄ THÖÏC VAÄT, CHAÁT THAÛI NGAØNH GIAØY DA…”
MUÏC LUÏC
MỤC LỤC ...................................................................................................................... 1
1. NÖÔÙC THAÛI TRAÙNG CAËN ............................................................................................2
1.1. Nghieân cöùu vôùi heä UV/H2O2 – pH = 11 ......................................................................2
1.2. Nghieân cöùu vôùi heä UV/H2O2 – pH = 3.5 .....................................................................5
1.3. Nghieân cöùu vôùi heä UV/H2O2/Fe2+ - pH = 2.8..............................................................7
2. NÖÔÙC THAÛI SAÛN XUAÁT ..............................................................................................11
2.1. Nghieân cöùu vôùi heä UV/H2O2 – pH = 7 (pH ban ñaàu cuûa nöôùc thaûi) ......................11
2.2. Nghieân cöùu vôùi heä UV/H2O2/Fe2+ - pH = 2.8............................................................13
3. NHAÄN XEÙT KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU .......................................................................17
3.1. Nhaän xeùt .....................................................................................................................17
3.2. Ñeà nghò höôùng nghieân cöùu tieáp theo ñoái vôùi nöôùc thaûi traùng caën .......................17
3.3. Ñeà nghò höôùng nghieân cöùu tieáp theo ñoái vôùi nöôùc thaûi saûn xuaát ..........................18
1
Moâ hình oxy hoùa hoùa hoïc keát hôïp vôùi böùc xaï ñieän töø uv duøng ñeå xöû lyù caùc chaát thaûi
höõu cô nguy haïi, röûa caùc bao bì, boàn chöùa nhieãm chaát thaûi nhaát laø chaát thaûi ngaønh
hoùa chaát baûo veä thöïc vaät, chaát thaûi ngaønh giaøy da…
Nghiên cứu được thực hiện trên hai loại nước thải (nước thải sản xuất và nước thải tráng
cặn) với thành phần được trình bày ở bảng 6.1. Hệ oxy hóa được dùng trong quá trình
nghiên cứu xử lý là hệ UV/H2O2 và UV/H2O2/Fe2+.
Bảng 1. Thành phần nước thải của công ty thuốc sát trùng Việt Nam
Nước Thải
Sản Xuất
Nước Thải
Tráng Cặn
7
BOD
(mgO2/L)
680
COD
(mgO2/L)
2297
12-04-2006
11
4000
12320
24-05-2006
11
3500
9322
30-05-2006
11
2380
6886
Ngày Lấy
Mẫu
16-05-2006
pH
Nguồn: Tổng hợp từ số liệu phân tích của trung tâm Centema, 2006.
Phần trăm thay đổi của giá trị COD:
Giá trị dương (+):
COD đầu ra nhỏ hơn đầu vào.
Giá trị âm (-):
COD đầu ra lớn hơn đầu vào.
1. NƯỚC THẢI TRÁNG CẶN
1.1.
Nghiên Cứu Với Hệ UV/H2O2 – pH = 11
Nước thải tráng cặn có pH ban đầu là khoảng 11 được cho H2O2 vào với các tỷ lệ khác nhau
và khuấy trộn trong vòng 5 phút bằng cánh khuấy (với tốc độ 100 vòng/phút), sau đó dùng
bơm định lượng bơm hỗn hợp nước thải và H2O2 vào trong đèn UV – 10W (thời gian lưu
nước trong đèn tăng dần từ 15 phút, 30 phút, 60 phút và 120 phút). Nước thải đầu ra được
phân tích chỉ tiêu pH, COD và BOD. Giá trị pH, hàm lượng COD và BOD biến đổi theo thời
gian được trình bày chi tiếc trong các đồ thị bên dưới.
2
Lượng H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V
H2O2-0,2
H2O2-0,6
NTTC, pH=11
H2O2-0,4
H2O2
pH
11.1
11
10.9
10.8
10.7
10.6
10.5
TG (phút)
10.4
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 1. Biểu diễn giá trị pH thay đổi - hệ H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V - NTTC.
Kết quả cho thấy, pH của nước lắng cặn sau khi oxy hóa đều giảm tùy theo thời gian chiếu
đèn và liều lượng H2O2 thêm vào. Hầu hết đều có xu hướng giảm theo thời gian, tuy nhiên ở
liều lượng H2O2 = 0.6 V/V pH tăng lên sau 60 phút chiếu đèn. Điều này có thể là do sản
phẩm oxy hóa ở liều lượng này là các hợp chất khó phân ly.
H2O2-0,2
H2O2-0,6
Tỉ Lệ BOD/COD
NTTC, pH=11
H2O2-0,4
H2O2-0,8
0.41
0.39
0.37
0.35
0.33
0.31
TG (phút)
0.29
0
15
30
45
60
75
3
90
105 120 135
Hình 2. Biểu diễn tỉ lệ BOD/COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V - NTTC.
Kết quả cho thấy, sau thời gian chiếu đèn 30 phút, hầu hết tỷ lệ BOD/COD đều tăng lên.
Như vậy dưới tác động của tác nhân oxy hóa, các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học đã
được chuyển thành các chất dễ phân hủy sinh học hơn. Kết quả cho thấy ở thời gian chiếu
đèn 60 phút tỷ lệ BOD/COD đạt cao nhất.
Kết quả cũng cho thấy, tỷ lệ BOD/COD ở các liều lượng H2O2 khác nhau hầu như chênh
lệch rất nhỏ tại thời gian chiếu đèn 120 phút. Như vậy liều lượng H2O2 hầu như không ảnh
hưởng đến kết quả cuối cùng. điều này cũng thấy khi xem xét sự thay đổi COD theo thời
gian chiếu đèn ở các liều lượng H2O2 khác nhau (hình 6.3).
H2O2-0,2
H2O2-0,6
NTTC, pH=11
H2O2-0,4
H2O2-0,6
E (%COD)
12
10
8
6
4
2
0
TG (phút)
-2
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 3. Biểu diễn tỉ lệ %COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V - NTTC.
Kết quả cho thấy tốc độ phản ứng tuân theo phản ứng bậc 1 trong 15 phút đầu của phản ứng
và chuyển qua phản ứng bậc cao sau 15 phút chiếu đèn. Trong 60 phút chiếu đèn đầu tiên,
hiệu quả xử lý biến động rất lớn và tiến dần đến ổn định sau 60 phút. Hiệu quả khử COD đạt
tối đa gần 12% ở liều lượng H2O2 0.8 V/V sau khi chiếu đèn 60 phút.
Tuy nhiên bất kể liều lượng H2O2 là bao nhiêu hiệu quả khử COD đều đạt trong khoảng 7 –
9%. Đây cũng là điều đáng quan tâm khi xem xét ứng dụng quá trình oxy hóa để xử lý nước
thải tráng cặn của các nhà máy sản xuất thuốc bảo vệ thực vật.
4
1.2. Nghiên Cứu Với Hệ UV/H2O2 – pH = 3.5
Nước thải tráng cặn có pH ban đầu là khoảng 11. Dùng axít H2SO4 2N chỉnh pH của nước
thải xuống khoảng 3.5 . Cho H2O2 vào và khuấy trộn trong vòng 5 phút bằng cánh khuấy
(gắn vào mô tơ giảm tốc 100 vòng/phút), sau đó dùng bơm định lượng bơm hỗn hợp nước
thải, H2O2 vào trong đèn UV – 10W (thời gian lưu nước trong đèn tăng dần từ 15 phút, 30
phút, 60 phút và 120 phút). Nước thải đầu ra được phân tích chỉ tiêu COD và BOD. Giá trị
pH, hàm lượng COD và BOD biến đổi theo thời gian được trình bày chi tiếc trong các đồ thị
bên dưới.
Lượng H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V
H2O2-0,2
H2O2-0,6
pH
NTTC, pH=3.5
3.75
3.7
3.65
3.6
3.55
3.5
3.45
3.4
3.35
3.3
3.25
3.2
H2O2-0,4
H2O2-0,8
TG (phút)
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 4. Biểu diễn giá trị pH thay đổi - hệ H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V - NTTC.
Khi cho phản ứng trong môi trường axit, trong khoảng thời gian đầu pH của nước thải sau
oxy hóa hầu hết đều có giá trị pH tăng lên so với giá trị ban đầu và sau đó giảm đi thấp hơn
giá trị ban đầu. Như vậy sản phẩm của quá trình oxy hóa ở pH thấp có thể chia ra làm 2 giai
đoạn
-
Giai đoạn đầu là quá trình hình thành các rượu hữu cơ và có khả năng hình thành các
eter hữu cơ.
-
Giai đoạn sau là quá trình chuyển hóa rượu thành các axít hữu cơ.
Kết quả này có thể kiểm chứng khi xem xét tỷ lệ BOD/COD (hình 6.5). Kết quả cho thấy
trong giai đoạn đầu tỷ lệ BOD/COD giảm và sau đó tăng lên. Việc BOD sau oxy hóa thấp có
thể giải thích do H2O2 dư, tuy nhiên kết quả cho thấy mặc dù ở lượng H2O2 cao, quy luật
biến đổi vẫn giống như ở lượng H2O2 thấp, như vậy khả năng ảnh hướng của H2O2 chỉ ảnh
5
gây ảnh hướng đến việc xác định BOD, nhìn chung là không ảnh hưởng đến cơ chế của quá
trình.
Như vậy giả thiết con đường hình thành sản phẩm của quá trình oxy hóa như trên là hợp lý,
và sản phẩm này chủ yếu là các eter khó phân hủy sinh học. Khi được tiếp tục chiếu đèn, các
eter này sẽ chuyển hoá thành các axít hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học.
H2O2-0,2
H2O2-0,6
NTTC, pH=3.5
H2O2-0,4
H2O2-0,8
Tỉ Lệ BOD/COD
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
TG (phút)
0.15
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 5. Biểu diễn tỉ lệ BOD/COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V - NTTC.
H2O2-0,2
H2O2-0,6
E (%COD)
NTTC, pH=3.5
H2O2-0,4
H202-0,8
16
14
12
10
8
6
4
2
0
TG (phút)
-2
0
15
30
45
60
75
90
105
120 135
Hình 6. Biểu diễn tỉ lệ %COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V - NTTC.
6
(Giá trị dương (+):COD đầu ra nhỏ hơn đầu vào.
Giá trị âm (-):COD đầu ra lớn hơn đầu vào)
Kết quả cho thấy oxy hoá trong môi trường axit, hiệu quả khử COD cao nhất đạt được ở liều
lượng H2O2 là 0,4 v/v. Tuy nhiên khi oxy hóa ở thời gian lâu hơn thì có xu hướng giảm đi.
Trong khi đó ở các liều lượng H2O2 cao hơn hiệu quả khử COD tăng dần theo thời gian đặc
biệt là ở H2O2 0,4 và 0,6 v/v. Kết quả này cũng cho thấy khi tăng liều lượng H2O2 lên trên
0,4, hiệu quả khử COD không đổi mà còn có xu hướng giảm (trong trường hợp H2O2 0,8
v
/v). Đây là điểm nên lưu ý khi nghiên cứu hoặc ứng dụng quá trình oxy hóa để xử lý nước
tráng cặn của thuốc bảo vệ thực vật.
1.3. Nghiên Cứu Với Hệ UV/H2O2/Fe2+ - pH = 2.8
Nước thải tráng cặn có pH ban đầu là khoảng 11. Dùng axít H2SO4 2N chỉnh pH của nước
thải xuống khoảng 2.8 (đây là pH tối ưu trong phản ứng của hệ UV/H2O2/Fe2+). Cho H2O2
và FeSO4 vào và khuấy trộn trong vòng 5 phút bằng cánh khuấy (gắn vào mô tơ giảm tốc
100 vòng/phút), sau đó dùng bơm định lượng bơm hỗn hợp nước thải, H2O2 và FeSO4 vào
trong đèn UV – 10W (thời gian lưu nước trong đèn tăng dần từ 15 phút, 30 phút, 60 phút và
120 phút). Nước thải đầu ra được phân tích chỉ tiêu COD và BOD. Giá trị pH, hàm lượng
COD và BOD biến đổi theo thời gian được trình bày chi tiếc trong các đồ thị bên dưới.
Lượng H2O2 = 0.4 V/V và Fe2+ thay đổi (0.25 – 0.5 – 1 mM)
H2O2-0,4-0,25
H2O2-0,4-0,5
H2O2-0,4-1
pH
NTTC, pH=2.8
2.88
2.84
2.8
2.76
2.72
TG (phút)
2.68
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 7. Biểu diễn tỉ lệ giá trị pH thay đổi - hệ H2O2 = 0.4 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM)NTTC.
7
Tương tự khi oxy hóa ở pH thấp, khi có mặt của xúc tác Fe2+, pH của nước sau xử lý cũng
giảm so với pH ban đầu và độ dao động lớn nhất trong khoảng thời gian trước 60 phút. Sau
60 phút chiếu đèn biến đổi pH ổn định hơn.
H2O2-0,4-0,25
H2O2-0,4-0,5
H2O2-0,4-1
NTTC, pH=2.8
Tỉ Lệ BOD/COD
0.39
0.37
0.35
0.33
0.31
0.29
TG (phút)
0.27
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 8. Biểu diễn tỉ lệ BOD/COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.4 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM)NTTC.
Kết quả cho thấy sau thời gian oxy hóa tỷ lệ BOD/COD tăng lên trong khoảng từ 12 – 15
%giá trị cao nhất đạt được 15% ở thời gian chiếu đèn là 120 phút ở liều lượng Fe 0,25.
Ngược lại ở hàm lượng Fe2+ cao hơn độ chênh lệch rất nhỏ không đáng kể. Tỷ lệ BOD/COD
có xu hướng tăng theo thời gian ở hàm lượng Fe thấp trong khi đó ở hàm lượng Fe cao tỷ lệ
hầu như không đổi sau thời gian chiếu đèn 30 phút. Như vậy việc tăng Fe không dẫn đến sự
gia tăng của BOD/COD.
H2O2-0,4-0,25
H2O2-0,4-0,5
H2O2-0,4-1
NTTC, pH=2.8
12
E (%COD)
10
8
6
4
2
0
TG (phút)
-2
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 9. Biểu diễn tỉ lệ tỉ lệ %COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.4 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM)NTTC.
8
Hiệu quả khử COD rất thấp dao động trong khoảng 2%. Giá trị cao nhất đạt được ở liều
lượng Fe2+ = 0.5 mM trong thời gian chiếu đèn là 60 phút, tuy nhiên theo thời gian hiệu quả
này giảm đi. Với hàm lượng Fe2+ = 1, hiệu quả khử COD tăng trong 30 phút đầu nhưng sau
đó không đổi. Duy chỉ dung dịch với hàm lượng Fe2+ = 0.25 mM là tăng theo thời gian.
Lượng H2O2 = 0.8 V/V và Fe2+ thay đổi (0.25 – 0.5 – 1 mM)
H2O2-0,8-0,25
H2O2-0,8-0,5
H2O2-0,8-1
pH
NTTC, pH=2.8
2.85
2.8
2.75
2.7
2.65
2.6
TG (phút)
2.55
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 10. Biểu diễn giá trị pH thay đổi - hệ H2O2 = 0.8 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM)- NTTC.
Khi oxy hóa ở liều lượng H2O2 cao hơn, pH của nước thải sau xử lý thay đổi mạnh hơn. Như
vậy so với ở liều lượng 0,4, pH đã giảm đáng kể. Như vậy có thể thấy rằng khi tăng liều
lượng H2O2 và lượng Fe2+ sản phẩm của quá trình oxy hóa sẽ tạo ra nhiều sản phẩm axit hữu
cơ hơn và các sản phẩm này dễ dàng phân hủy sinh học hơn. Điều này được thể hiện khi
xem xét tỷ lệ BOD/COD (hình 6.11).
9
H2O2-0,8-0,25
H2O2-0,8-0,5
H2O2-0,8-1
NTTC, pH=2.8
Tỉ Lệ BOD/COD
0.36
0.34
0.32
0.30
0.28
0.26
0.24
TG (phút)
0.22
0
15
30
45
60
75
90
105 120 135
Hình 11. Biểu diễn tỉ lệ BOD/COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.8 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM)NTTC.
Tỷ lệ BOD/COD đã giảm trong giai đoạn đầu và theo thời gian tăng lên ứng với liều lượng
H2O2 và Fe2+ tăng. Như giải thích trong phần xem xét hệ oxy hóa UV/H2O2, quá trình hình
thành các eter bền sinh học đã xảy ra dẫn đến trong khoảng thời gian 120 phút tỷ lệ
BOD/COD giảm từ 10% đến 18% so với ban đầu và có xu hướng tăng lên nhưng thời gian
chiếu đèn phải trên 120 phút.
H2O2-0,8-0,25
H2O2-0,8-0,5
H2O2-0,8-1
NTTC, pH=2.8
5
E (%COD)
0
-5
-10
-15
-20
TG (phút)
-25
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 12. Biểu diễn tỉ lệ %COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.8 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM)- NTTC.
10
2. NƯỚC THẢI SẢN XUẤT
2.1. Nghiên Cứu Với Hệ UV/H2O2 – pH = 7 (pH Ban Đầu Của Nước Thải)
Nước thải sản xuất có pH ban đầu 7 được cho H2O2 (theo các tỷ lệ khác nhau) vào và khuấy
trộn trong vòng 5 phút bằng cánh khuấy (gắn vào mô tơ giảm tốc 100 vòng/phút). Sau khi
khuấy trộn, nước được bơm định lượng bơm vào đèn UV – 10W. Thời gian lưu nước trong
đèn sẽ được xem xét ở các thời điểm khác nhau 15 phút, 30 phút, 60 phút và 120 phút. Nước
thải đầu ra được phân tích chỉ tiêu Ph, COD và BOD. Giá trị pH, hàm lượng COD và BOD
biến đổi theo thời gian được trình bày chi tiếc trong các đồ thị bên dưới.
Lượng H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V
pH
NTSX, pH=7
H2O2-0,2
H2O2-0,4
H2O2-0,6
H2O2-0,8
7.1
6.9
6.7
6.5
6.3
6.1
5.9
5.7
5.5
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
TG (phút)
Hình 13. Biểu diễn giá trị pH thay đổi - hệ H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V – NTSX.
Kết quả cho thấy pH sau oxy hóa dao động trong khoảng 5.7 – 6.9. Tùy theo lượng H2O2
cho vào pH sẽ thay đổi khác nhau. Tại liều lượng H2O2 = 0.2 (V/V) pH của nước hầu như
không đổi. Trong khi đó ở liều lượng H2O2 là 0,4,0.6 và 0.8 (V/V) pH sau xử lý thay đổi rõ
ràng hơn, độ chênh lệch pH khoảng 0,67 – 1,2. Như vậy sản phẩm của quá trình oxy hóa là
khác nhau tùy thuộc vào liều lượng H2O2 đưa vào. Với liều lượng H2O2 là 0,2 (V/v) sản phẩm
của quá trình oxy hóa có thể là các rượu và ester, trong khi ở liều lượng cao hơn, sản phẩm
11
chủ yếu là axít hữu cơ. Thay đổi pH cũng cho thấy, theo thời gian độ chênh lệch sẽ tăng lên
khi liều lượng H2O2 tăng lên.
Xem xét khả năng biến đổi chất hữu cơ từ khó phân hủy sinh học thành dễ phân hủy sinh
học, tỷ lệ BOD/COD được xem xét. Hình 6.2 biểu diễn tỷ lệ BOD/COD theo thời gian và ở
các liều lượng H2O2 khác nhau.
NTSX - pH = 7
H202-0.2
H202-0.4
H202-0.6
H202-0.8
Tỉ Lệ BOD/COD
0.30
0.28
0.26
0.24
0.22
0.20
0.18
0.16
0.14
0.12
0.10
0
15
30
45
60
75
90
105 120 135
TG (phút)
Hình 14. Biểu diễn tỉ lệ BOD/COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V – NTSX.
Kết quả cho thấy trong thời gian đầu của phản ứng, quá trình oxy hóa diễn ra rất nhanh và
phức tạp. Tỷ lệ BOD/COD giảm rất nhanh trong giai đoạn này, điều này có thể giải thích là
trong giai đoạn này, dưới tác dụng của OH* chất hữu cơ sẽ bị khử Cl và liên kết với nhau
tạo thành các eter bền khó phân hủy sinh học. Sau đó dưới tác dụng của tác nhân oxy hóa,
các eter sẽ tiếp tục bị oxy hóa thành các hợp chất axit qua đó tỷ lệ BOD/COD sẽ tăng lên.
Tỷ lệ BOD/COD thay đổi khác nhau tùy theo liều lượng H2O2 đưa vào, nhìn chung xu
hướng chung đều giảm và sau đó tăng dần theo thời gian. Kết quả cũng cho thấy, khi tăng
liều lượng H2O2 BOD giảm mạnh, có thể đã có sự tác động của H2O2 dư đến việc xác định
BOD. Và một điều hết sức thú vị là hình dạng của đường biểu diễn giống nhau theo từng cặp
12
tỷ lệ H2O2 đó là 0,2 có hình dạng giống với 0,6 và 0,4 có hình dạng giống 0,8. Điều này
cũng xảy ra khi xem xét hiệu quả khử COD như trình bày trong hình 6.3.
H202-0.2
H202-0.6
NTSX - pH =7
H202-00.4
H202-0.8
20
15
E (%COD)
10
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
TG (phút)
Hình 15. Biểu diễn %COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.2 – 0.4 – 0.6 – 0.8 V/V – NTSX.(Giá trị dương
(+):
COD đầu ra nhỏ hơn đầu vào.Giá trị âm (-):
COD đầu ra lớn hơn đầu vào)
Khi xem xét COD sau xử lý cho thấy biến đổi COD rất phức tạp. Với liều lượng H2O2 = 0.2
và 0.6 V/V đưa vào, hiệu quả xử lý COD đạt từ 4-25%, trong khi đó ở liều lượng H2O2 = 0.4
và 0.8 V/V thì COD sau oxy hóa lại cao hơn COD đầu vào. Mặc dù khi có sự hiện diện của
H2O2, việc xác định COD sẽ bị ảnh hưởng, tuy nhiên dựa trên kết quả có thể loại trừ ảnh
hưởng của H2O2 đến biến đổi COD của nước thải vì ở liều lượng H2O2 0,6 (v/v) lượng H2O2
sẽ dư hơn ở liều lượng H2O2 0,4 (v/v), tuy nhiên điều này đã xảy ra ngược lại. Như vậy chỉ có
thể giải thích như sau tại 2 liều lượng này các chất hữu cơ có đã được chuyển hóa từ chất
khó oxy hóa hoá học thành chất dễ oxy hóa học bởi tác nhân K2Cr2O7.
2.2. Nghiên Cứu Với Hệ UV/H2O2/Fe2+ - pH = 2.8
Nước thải sản xuất có pH ban đầu là khoảng 7. Dùng axít H2SO4 2N chỉnh pH của nước thải
xuống khoảng 2.8 (đây là pH tối ưu trong phản ứng của hệ UV/H2O2/Fe2+). Cho H2O2 và
FeSO4 vào và khuấy trộn trong vòng 5 phút bằng cánh khuấy (gắn vào mô tơ giảm tốc 100
vòng/phút), sau đó dùng bơm định lượng bơm hỗn hợp nước thải, H2O2 và FeSO4 vào trong
đèn UV – 10W (thời gian lưu nước trong đèn tăng dần từ 15 phút, 30 phút, 60 phút và 120
13
phút). Nước thải đầu ra được phân tích chỉ tiêu COD và BOD. Giá trị pH, hàm lượng COD
và BOD biến đổi theo thời gian được trình bày chi tiếc trong các đồ thị bên dưới.
Lượng H2O2 = 0.4 V/V và Fe2+ thay đổi (0.25 – 0.5 – 1 mM)
H2O2-0,4-0,25
H2O2-0,4-0,5
H2O2-0,4-1
pH
NTSX, pH=2.8
2.9
2.85
2.8
2.75
2.7
2.65
2.6
2.55
2.5
2.45
2.4
2.35
TG (phút)
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 16. Biểu diễn giá trị pH thay đổi - hệ H2O2 = 0.4 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM) – NTSX.
Kết quả cho thấy pH ở cả ba tỷ lệ H2O2 – Fe2+ đều giảm ở khoảng thời gian 15 và 30 phút
chiếu đèn. Riêng ở điều kiện H2O2 = 0.4 – Fe2+ = 0.25 thì xu hướng pH tăng dần khi thời
gian chiếu đèn từ 60 phút và lên đến pH = 2.7 khi chiếu đèn là 120 phút. Trong khi đó ở tỷ
lệ H2O2 = 0.4 – Fe2+ = 0,5 có xu hướng giảm đi. Như vậy sản phẩm của oxy hóa trong giai
đoạn đầu chủ yếu là axít trong khi đó theo thời gian và điều kiện phản ứng, các sản phẩm
này có xu hướng chuyển qua các hợp chất trung hòa và tính axít kém hơn.
14
H2O2-0,4-0,25
H2O2-0,4-0,5
H2O2-0,4-1
NTSX, pH=2.8
Tỉ Lệ BOD/COD
0.33
0.31
0.29
0.27
0.25
0.23
0.21
0.19
0.17
0.15
TG (phút)
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 17. Biểu diễn tỉ lệ BOD/COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.4 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM) –
NTSX.
Tương tự như nước tráng cặn, trong giai đoạn đầu BOD/COD đều giảm mạnh nhưng khi
tăng thời gian chiếu đèn hầu hết tất cả tỷ lệ BOD/COD đều tăng lên. Như vậy thời gian chiếu
đèn có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả oxy hóa. Điều này thể hiện tương tự khi xem xét COD.
H2O2-0,4-0,25
H2O2-0,4-0,5
H2O2-0,4-1
NTSX, pH=2.8
15
10
E (%COD)
5
0
-5
-10
-15
-20
TG (phút)
-25
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 6.18 Biểu diễn %COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.4 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM) – NTSX.
15
Lượng H2O2 = 0.8 V/V và Fe2+ thay đổi (0.25 – 0.5 – 1 mM)
H2O2-0,8-0,25
H2O2-0,8-0,5
H2O2-0,8-1
pH
NTSX, pH=2.8
2.9
2.85
2.8
2.75
2.7
2.65
2.6
2.55
2.5
2.45
2.4
2.35
TG (phút)
0
15
30
45
60
75
90
105 120 135
Hình 19. Biểu diễn giá trị pH thay đổi - hệ H2O2 = 0.8 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM) – NTSX.
Khi tăng liều lượng oxy hóa cho thấy pH của nước thải sau oxy hóa đã giảm mạnh hơn. Như
vậy cũng có khả năng việc tăng lượng H2O2 lên đã thúc đẩy quá trình oxy hóa tạo ra nhiều
sản phẩm là axít hữu cơ hơn. Tuy nhiên khi tăng liều lượng oxy hóa dẫn đến khả năng tạo
thành các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học hơn (hình 6.20).
H2O2-0,8-0,25
H2O2-0,8-0,5
H2O2-0,8-1
NTSX, pH=2.8
0.35
Tỉ Lệ BOD/COD
0.30
0.25
0.20
0.15
TG (phút)
0.10
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
Hình 20. Biểu diễn tỉ lệ BOD/COD thay đổi - hệ H2O2 = 0.8 V/V và Fe2+ (0.25 – 0.5 – 1 mM) –
NTSX.
16
3. NHẬN XÉT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Nhận xét
Qua kết quả cho thấy một số điểm như sau
-
Khi gia tăng liều lượng H2O2 trên 0,4 mM không dẫn đến sự thay đổi lớn trong hiệu
quả xử lý hay tỷ lệ BOD/COD;
-
Trong khoảng thời gian phản ứng < 60 phút diễn biến của quá trình là rất phức tạp;
-
Thời gian lựa chọn trong nghiên cứu 120 phút là chưa phù hợp, cần tăng thêm thời
gian oxy hóa.
-
Sản phẩm của quá trình oxyhóa có khả năng xuất hiện của eter dẫn đến việc giảm tỷ
lệ BOD/COD;
-
Việc chọn chỉ tiêu COD và BOD để đánh giá hiệu quả xử lý khi sử dụng phương
pháp oxy hóa để xử lý nước thải cần xem lại nhất là vấn đề dư lượng của H2O2.
-
Việc sử dụng hệ oxy hóa UV/H2O2 và UV/H2O2/Fe2+ là có tiềm năng trong việc xử
lý nước thải bảo vệ thực vật, tuy nhiên cần tiếp tục nghiên cứu để xác định các điều
kiện tối ưu về pH, liều lượng chất oxy hóa;
Tuy hiệu quả xử lý làm giảm COD và tỉ lệ BOD/COD tăng không cao nhưng nghiên cứu cho
thấy một vài giá trị nồng độ H2O2 và Fe2+ tương đối phù hợp và có thể dùng làm cơ sở cho
những nghiên cứu tiếp theo.
3.2. Đề Nghị Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Đối Với Nước Thải Tráng Cặn
Hệ oxy hóa UV/H2O2:
Lượng H2O2 không ảnh hưởng
Thời gian là trên 120 phút
pH = 11
Nên chọn H2O2 = 0.2 v/v hay 0.6 v/v
Thời gian là trên 120 phút
pH = 3.5
Hệ oxy hóa UV/H2O2/Fe2+: Nên chọn H2O2 = 0.2 v/v
Fe2+ < 0.25 mM
Thời gian là trên 120 phút
pH = 2.8
17
3.3. Đề Nghị Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Đối Với Nước Thải Sản Xuất
Quá trình oxy hóa xảy ra ổn định khi thời gian chiếu đèn là trên 60 phút. Vì vậy nên chú ý
để thời gian phản ứng trên 120 phút thì có lẽ hiệu quả sẽ tốt hơn.
Hệ oxy hóa UV/H2O2:
Nên chọn H2O2 < 0.2 v/v
Thời gian là trên 60 phút
pH = 7
Hệ oxy hóa UV/H2O2/Fe2+: Nên chọn H2O2 < 0.2 v/v
Fe2+ < 0.25 mM
Thời gian là trên 60 phút
pH = 2.8
18
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ (Chuyên đề 2.4.2)
“MÔ HÌNH ỔN ĐỊNH-HÓA RẮN-BAO VIÊN SỬ DỤNG XI MĂNG VÀ
POLOZZAN DÙNG CHO XỬ LÝ BÙN THẢI KIM LOẠI, BÙN TỪ CÁC
HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI, ĐẤT Ô NHIỄM…VÀ MÔ HÌNH ỔN
ĐỊNH-HÓA RẮN –BAO VIÊN SỬ DỤNG VẬT LIỆU POLYMER (NHIỆT
DẺO, NHIỆT RẮN) DÙNG CHO XỬ LÝ BÙN THẢI KIM LOẠI, BÙN TỪ
CÁC HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI, ĐẤT Ô NHIỄM….”
MUÏC LUÏC
MUÏC LUÏC ................................................................................................................................1
1. Thaønh phaàn buøn thaûi ...........................................................................................................2
1.1. Thaønh phaàn buøn thaûi xi maï.............................................................................................. 2
1.2. Thaønh phaàn buøn thaûi thuoäc da ......................................................................................... 2
2. Keát quaû nghieân quaù trình oån ñònh hoùa raén ......................................................................3
2.1 Keát quaû kieåm tra ñoä beàn neùn khoái vöõa phoái troän xi maêng : buøn........................................ 3
2.1.1. Nhaän xeùt maãu sau oån ñònh hoùa raén ........................................................................... 3
2.1.2. Giaûi thích hieän töôïng ................................................................................................ 3
2.1.3. AÛnh höôûng cuûa kích thöôùc haït buøn ñeán cöôøng ñoä neùn cuûa khoái oån ñònh
hoùa raén phoái troän xi maêng vaø buøn ............................................................................. 6
2.2. Keát quaû kieåm tra ñoä beàn neùn cuûa khoái vöõa phoái troän giöõa xi maêng : buøn : caùt............... 7
2.2.1. Nhaän xeùt maãu sau oån ñònh hoùa raén ........................................................................... 7
2.2.2. AÛnh höôûng cuûa kích thöôùc haït buøn ñeán cöôøng ñoä neùn cuûa khoái oån ñònh
hoùa raén phoái troän xi maêng, buøn, caùt .......................................................................... 9
2.2.3. Keát luaän .................................................................................................................. 10
2.3 Keát quaû kieåm tra ñoä beàn neùn cuûa caùc khoái beâ toâng........................................................... 10
3. Keát quaû phaân tích haøm löôïng kim loaïi naëng theo phöông phaùp TCLP .......................11
4. Keát quaû nghieân cöùu moâ hình taùi söû duïng buøn kim loaïi laøm gaïch laùt ñöôøng................14
5. Keát quaû nghieân cöùu moâ hình nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä trong quaù
trình saûn xuaát boät maøu.....................................................................................................14
6. Döï toaùn chi phí xöû lyù buøn thaûi baèng phöông phaùp oån ñònh hoùa raén.............................15
1
1. Thành Phần Của Bùn Thải
1.1. Thành Phần Của Bùn Thải Xi Mạ
Bùn sử dụng trong quá trình ổn định hóa rắn là bùn sau công đoạn ép bùn tại trạm xử lý nước
thải của Công ty TNHH VĨNH PHÚ HƯNG, Lô 11F Đường C, Khu Công Nghiệp Tân Tạo,
Quận Bình Tân. Đây là cơ sở tư nhân hoạt động từ năm 2003 với mặt bằng sản xuất : 2.480m2,
tổng số lao động trong công ty: 50 người. Công ty chuyên sản xuất, mua bán phụ tùng xe đạp, xe
gắn máy, lồng quạt, gia công xi mạ các sản phẩm kim loại.
Bảng 5.1: Thành phần bùn thải từ công ty TNHH Vĩnh Phú Hưng
Stt
1
2
3
4
5
6
7
Thành phần
(1)
pH
Độ ẩm (2)
Chất rắn tổng cộng
Tro (3)
Sắt (Fe)
Crôm (Cr)
Niken (Ni)
Đơn vị
Kết quả
4,62 – 4,65
% khối lượng ban đầu
9
% khối lượng ban đầu
91
% khối lượng ban đầu
60
mg/kg mẫu khô
Không phát hiện
mg/kg mẫu khô
4656
mg/kg mẫu khô
50229
Nguồn: Phòng thí nghiệm Việt Úc, 2006.
1.2. Thành Phần Của Bùn Thải Thuộc Da
Bùn thải thuộc da được lấy sau công đoạn ép bùn tại trạm xử lý nước thải của công ty ĐẶNG
TƯ KÝ, lô H 24A – 24B, đường số 3, Khu Công Nghiệp Lê Minh Xuân. Đây là cơ sở tư nhân
với tổng số vốn điều lệ ban đầu 50 tỷ đồng, mặt bằng sản xuất 25369 m2, hoạt động từ năm 2004
với tổng số công nhân 65 người, chuyên sản xuất các loại da giày, da túi sách.
Bảng 5.2 Thành phần bùn thải của công ty Đặng Tư Ký
Stt
1
2
3
4
5
Thành phần
pH(1)
Độ ẩm(2)
Chất rắn tổng cộng
Tro(3)
Crôm (Cr)
Đơn vị
Kết quả
8,65 – 8,69
% khối lượng ban đầu
23
% khối lượng ban đầu
77
% khối lượng ban đầu
53
mg/kg mẫu khô
7274
Nguồn: Phòng thí nghiệm Việt Úc, 2006.
Hiện tại ở Việt Nam không có tiêu chuẩn nào quy định đối với lượng bùn thải ra ngoài đất,
nhưng có thể tham khảo một số tiêu chuẩn của nước ngoài cho thấy, lượng kim loại nặng thải ra
ở các nhà máy này rất cao. Hàm lượng Crôm được thải bỏ ra đất theo tiêu chuẩn của nước Mỹ là
1500 mg/kg, trong khi đó lượng Crôm của các nhà máy đều rất cao (Xi mạ: 4656 mg/kg và
thuộc da: 7274 mg/kg). Tương tự lượng Niken cũng vượt quá tiêu chuẩn rất nhiều (Tiêu chuẩn
của Mỹ: 210 mg/kg, trong khi đó lượng Niken của công ty Vĩnh Phú Hưng lại lên đến 50229
mg/kg).
(1) (2) (3)
, ,
Thực hiện tại phòng thí nghiệm Khoa Môi Trường, Trường Đại Học Văn Lang.
2
- Xem thêm -
.PDF 
146 
8 
73 
