nghiên cứu ứng dụng các phương pháp ôxy hoá tiên tiến (aop) trong xử lý nước thải chứa các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học

ii

BỘ CÔNG THƯƠNG BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO


ĐỀ ÁN PHÁT TRIỂN NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÔI TRƯỜNG ĐẾN NĂM 2015,
TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2025




BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
“Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp oxy hóa tiên tiến (AOP) trong xử
lý nước thải chứa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học”



Chủ nhiệm đề tài/dự án: Viện KH&CN Môi trường:



PGS.TS. Nguyễn Ngọc Lân PGS.TS. Huỳnh Trung Hải


Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Công Thương




Hà Nội - 2013

iii

MỤC LỤC
KÝ HIỆU VIẾT TẮT i
DANH MỤC BẢNG ii
DANH MỤC HÌNH iv
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA TIẾN TIẾN
(AOP) TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 7
I.1. Công nghệ phân hủy chất ô nhiễm hữu cõ dựa trên quá trình oxy hóa tiến tiến
(Advanced Oxidation Processes) 7
I.1.1. Quá trình phân hủy bằng gốc tự do hydroxyl OH
*
7
I.1.2.Phân loại các phương pháp AOP 10
I.2. Các phương pháp AOP trong xử lý nước thải 10
I.2.1.1. Phương pháp peroxon 12
I.2.1.2. Sử dụng Ozon kết hợp với chất xúc tác (qúa trình CATAZON)[6]: 13
I.2.1.3. Sử dụng kết hợp H
2
O
2
và tia UV 14
I.2.1.4. Sử dụng kết hợp ozon và tia UV 14
I.2.1.5. Phương pháp sử dụng kết hợp Ozon/H
2
O
2
/UV 15
I.2.2. Phương pháp Fenton 15

I.2.3. Phương pháp Fenton ðiện hóa 16
I.2.4. Fenton quang hóa 17
I.3. Tình hình nghiên cứu áp dụng công nghệ AOP trong xử lý nước thải trên thế
giới và ở Việt Nam. 18
I.3.1. Tình hình nghiên cứu áp dụng công nghệ AOP trong xử lý nước thải trên
thế giới 18
I.3.2. Tình hình nghiên cứu áp dụng công nghệ AOP trong xử lý nước thải ở Việt
Nam 23
CHƯƠNG II. ĐIỀU TRA KHẢO SÁT ĐẶ
C TRƯNG NƯỚC THẢI MỘT SỐ
NGÀNH SẢN XUẤT CÓ CHỨA CÁC CHẤT HỮU CƠ
KHÓ PHÂN HỦY SINH HỌC 26
iv

II.1. Các nguồn chủ yếu phát sinh nước thải chứa các chất hữu cõ khó phân hủy sinh
học trong một số ngành sản xuất công nghiệp. 26
II.1.1. Công nghệ sản xuất bột giấy 26
II.1.2. Ngành công nghiệp dệt nhuộm 28
II.1.3. Ngành sản xuất hóa chất bảo vệ thực vật 32
II.1.4. Nước rich từ các bãi chôn lấp rác (nước rich rác) 34
II.1.4.1. Qúa trình hình thành nước rích rác 34
II.1.4.2.Thành phần và ðặc trýng của nước rích rác 35
Đặc tr
ưng vật lý của nước rích rác 36
Thành phần hoá học của nước rích rác 36
Tính chất sinh học 37
II.2. Ðiều tra khảo sát một số ngành công nghiệp và nước rích rác có chứa chất hữu
cõ khó phân hủy sinh học 38
II.2.1. Nước thải ngành giấy 38
II.2.1.1. Nước thải nhà máy Giấy Sông Lam 38

II.2.1.2. Nhà máy Giấy Hoàng Văn Thụ 39
II.2.2. Ngành Dệt nhuộm 40
II.2.2.1. Khu công nghiệp dệt may Phố Nố
i B 40
II.2.2.2. Thành phần nước thải tại một số nhà máy dệt nhuộm 41
II.2.3. Nước rích rác 43
II.3. Lựa chọn loại nước thải chứa các chất hữu cõ khó phân hủy sinh học sử dụng
cho mục ðích nghiên cứu 46
CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA CHẤT HỮU CƠ KHÓ
PHÂN HỦY SINH HỌC BẰNG 3 PHƯƠNG PHÁP AOP (Fenton, Fenton
điện hóa, Peroxon) 50
III.1. Nghiên cứu xử lý chấ
t hữu cõ khó phân hủy sinh học trong nước thải bằng
phương pháp Fenton 50
III.1.1. Kết quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp Fenton 51
III.1.1.1. Ảnh hưởng pH đến hiệu quả xử lý của phương pháp 52
III.1.1.2. Ảnh hưởng hàm lượng H
2
O
2
đến hiệu quả xử lý của phương pháp 53
v

III.1.1.3. Ảnh hưởng tỉ lệ H
2
O
2
/Fe
2+
đến hiệu quả xử lý của phương pháp 54

III.1.1.4. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình xử lý của phương pháp 55
III.1.2. Kết quả nghiên cứu xử lý nước rích rác 56
III.1.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng Fe
2+
đến hiệu quả xử lý 56
III.1.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng H
2
O
2
đến hiệu quả xử lý của phương
pháp 57
III.1.2.3. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý của phương pháp 58
III.1.2.3. Xác định ảnh hưởng của thời gian phản ứng 59
III.2. Nghiên cứu xử lý chất hữu cõ khó phân hủy sinh học trong nước thải bằng
phương pháp Fenton – ðiện hóa 60
III.2.1. Kết quả nghiên cứu xử lý nước thải chứa phenol bằng phương pháp
Fenton – ðiệ
n hóa 62
III.2.1.1. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý của phương pháp 62
III.2.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng H
2
O
2
ban đầu đến hiệu quả xử lý của
phương pháp 63
II.2.1.3. AÒnh hýõÒng cuÒa mật ðôò doÌng ðiêòn ðến hiệu quả xử lý của
phương pháp 65
II.2.1.4. Ảnh hưởng của Fe
2+
đến hiệu quả xử lý của phương pháp 66

III.2.2. Kết quả nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp Fenton
– ðiện hóa 68
III.2.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng H
2
O
2
đến hiệu quả xử lý của phương
pháp 72
III.2.2.4. Ảnh hưởng của hàm lượng Fe
2+
đến hiệu quả xử lý của phương pháp 74
III.2.3. Kết quả nghiên cứu xử lý nước rích rác bằng phương pháp Fenton – điện
hóa 75
III.2.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng Fe
2+
, H
2
O
2
và tỉ lệ H
2
O
2
/Fe
2+
đến hiệu
quả xử lý của phương pháp 76
III.2.3.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu quả xử lý COD của
nước rích rác bằng phương pháp Fenton-điện hoá 79
III.2.3.3. Ảnh hưởng của PH tới hiệu quả xử lý COD bằng phương pháp

Fenton-điện hoá 80
vi

III.2.3.4. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện tới hiệu quả xử lý của quá trình 81
III.3. Nghiên cứu xử lý chất hữu cõ khó phân hủy sinh học trong nước thải bằng
phương pháp Peroxon 83
III.3.1. Kết quả nghiên cứu xử lý nước thải chứa phenol bằng phương pháp
Peroxon 85
III.3.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH 85
III.3.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Ozon ban đầu 86
III.3.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ r = H
2
O
2
/O
3
: 87
III.3.2. Kết quả nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp
Peroxon 89
III.3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý 89
III.3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ r = H
2
O
2
/O
3
90
III.3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ ozon cấp vào 92
III.3.3. Kết quả nghiên cứu xử lý nước rích rác bằng phương pháp Peroxon 93
III.3.3.1. Ảnh hýởng của pH ðến hiệu quả xử lý chất hữu cõ và màu nước rích

rác 94
III.3.3.2. Ảnh hýởng của nồng ðộ H
2
O
2
và tỷ lệ H
2
O
2
/O
3
ðến hiệu quả xử lý
của phương pháp 95
III.3.3.3. Ảnh hýởng của nồng ðộ ozon 96
III.3.4. Xác ðịnh hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp Peroxon
qua phổ UV-Vis 97
CHƯƠNG IV. NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
TRÊN MÔ HÌNH PILOT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PEROXON TẠI TRUNG
TÂM XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP DỆT MAY PHỐ NỐI B
100
IV.1. Phân tích, lựa chọn công nghệ AOP có hiệu quả và khả thi để triển khai thử
nghiệm xử lý nước thải cho cõ sở dệt nhuộm trên quy mô pilot 100
IV.2. Hệ thống Pilot xử lý nước thải bằng phương pháp oxy hóa tiến tiến trên cơ sở
ozon (Peroxon) 108
IV.2.1. Tính toán thiết kế hệ thống 108
IV.2.1.1 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 108
vii

IV.2.1.2. Cõ sở tính toán và lựa chọn thiết bị 108
IV.2.1.3. Lựa chọn vật liệu chế tạo thiết bị: 109

IV.2.1.4. Tính toán kích thước thiết bị 109
IV.2.2. Mô tả hệ thống 109
IV.2.3. Quy trình vận hành 112
IV.3. Ðánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống pilot với nước thải thực tại KCN Dệt
may Phố nối B. 114
IV.3.1. Ðánh giá về kết cấu của hệ th
ống 114
IV.3.2. Ðánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống . 115
IV.4. Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chứa chất hữu cơ khó phân hủy sinh
học. 121
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 124
TÀI LIỆU THAM KHẢO 127
PHỤ LỤC 130


BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi trường
TNHT : Thuốc nhuộm hoạt tính
COD : Nhu cầu o xy hóa hóa học
AOP : Ô xy hóa tiên tiến (Advanced Oxidation Processes)
ANPO : Ôxy hóa tiên tiến không nhờ tác nhân ánh sáng (Advanced Non-
Photochemical Oxydation Processes
AOP : Oxy hóa tiến tiến nhờ tác nhân ánh sáng (Advanced
Photochemical Oxydation Processes
(TCE) : Trichloethylen
PCB : Polychlobiphenyl
KT-OXHXT : Keo tụ - Ô xy hóa xúc tác
CTMT : Chemical Thermo Mechanical Pulping
PVA : Polyvinyl Alcoho
AOX : Halogen hữu cơ (Organo Halogen Content)
HCH : Chất hữu cơ

VSV : Vi sinh vật
VINATEX : Tập đoàn Dệt may Việt Nam
TNHH : Trách nhiệm hữu hạn
PCE : Perchloethylen
CPA : Chlopentan
DCA : Dichloetan
B
ả
ng

I
.
2
.
H
ằ
ng

s
ố
t
ố
c

đ
ộ
ph
ả
n

ứ
ng

(M
s
)

c
ủ
a

g
ố
c

hydroxyl

so

v
ớ
i

ozon

Bảng I.3. Các quá trình oxy hóa tiến tiến dựa vào gốc hydroxyl OH
*

Bảng II.1. Kết quả quan trắc và phân tích nước thải nhà máy giấy Sông Lam
Bảng II.2. Kết quả quan trắc và phân tích nước thải nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ

Bảng II.3. Các đơn vị sản xuất trong khu công nghiệp dệt may Phó Nối B.
Bảng II.4. Thành phần ô nhiễm nước thải dệt nhuộm tại trạm xử lý nước thải khu công
nghiệp dệt may Phố Nối (Hưng Yên)
Bảng II.5. Thành phần nước thải phân xưởng tẩy nhu
ộm nhà máy dệt 8-3
Bảng II.6. Kết quả quan trắc và phân tích nước thải nhà máy nhuộm Yên Mỹ
Bảng II.7. Thành phần nước rích rác tại bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn thành phố Hà Nội
Bảng II.8. Thành phần nước rích rác tại bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn thành phố Hà Nội
Bảng II.9.Tổn thất thuốc nhuộm khi nhuộm các loại xơ sợi
Bảng II.10. Nồng độ phenol trong nước thải một số ngành công nghiệp
Bảng III.1. Ảnh hưởng của hàm lượ
ng H
2
O
2
đến hiệu suất xử lý nước thải in
Bảng III.2 Kết quả xác định ảnh hưởng của hàm lượng Fe
2+
Bảng III.3. Kết quả xác định ảnh hưởng của hàm lượng H
2
O
2

Bảng III.4. Kết quả xác định ảnh hưởng của pH
Bảng III.5. Kết quả xác định ảnh hưởng của thời gian phản ứng
Bảng III.6. Công thức cấu tạo và phân tử các TNHT nghiên cứu
Bảng III.7. Các thông số TNHT sau khi pha chế
Bảng III.8. Các thông số TNHT sau keo tụ
Bảng III.9. Hàm lượng H
2

O
2
và Fe
2+
được sử dụng và tỉ lệ giữa H
2
O
2
/ Fe
2+
tương ứng
Bảng III.10. Sự thay đổi của độ màu theo thời gian với các tỉ lệ H
2
O
2
/COD và
H
2
O
2
/Fe
2+
khác nhau:
Bảng III.11. Sự biến thiên nồng độ COD theo thời gian ứng với các tỉ lệ khác nhau
ấ
g
ệ
ý
g
g

ị
p
q
trình khác nhau
Bảng III.16. Nồng độ O
3
và H
2
O
2
cấp vào trong nghiên cứu xử lý nước thải bằng
phương pháp Peroxon với r = 0.5
Bảng III.17. Ảnh hưởng của nồng độ H
2
O
2
đầu vào đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ và
độ màu nước rích rác bằng quá trình Peroxon
Bảng III.18. Sự thay đổi lượng của một số chất sau keo tụ và sau xử lý:


Hình

II
.
1
.
S
ơ

d
ồ
quy

trình

s
ả
n

xu
ấ
t

gi
ấ
y

Hình II.2. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất giày vải kèm dòng thải
Hình II.3 . Sơ đồ quy trình công nghệ dệt nhuộm kèm dòng thải
Hình II.4. Sơ đồ công nghệ sản xuất sơn kèm dòng thải
Hình II.5. Sơ đồ các yếu tố hình thành nước rích rác
Hình III.1. Quan hệ pH với biến thiên độ màu và hiệu suất
Hình III.2. Quan hệ pH với biến thiên COD và hiệu suất
Hình III.3. Quan hệ lượng H
2
O
2
với biến thiên độ màu và hiệu suất
Hình III.4. Quan hệ lượng H

2
O
2
với biến thiên COD và hiệu suất
Hình III.5. Quan hệ lượng Fe
2+
với biến thiên độ màu và hiệu suất
Hình III.6. Quan hệ lượng Fe
2+
với biến thiên COD và hiệu suất
Hình III.7. Quan hệ thời gian phản ứngvới biến thiên độ màu và hiệu suất
Hình III.8. Quan hệ thời gian phản ứngvới biến thiên COD và hiệu suất
Hình III.9. Ảnh hưởng của hàm lượng Fe
2+
đến hiệu suất khử màu và COD.
Hình III.10. Ảnh hưởng của hàm lượng H
2
O
2
đến hiệu suất khử màu và COD
Hình III.11. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất khử màu và COD
Hình III.12. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất khử màu và COD
Hình III.13. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thí nghiệm Fenton điện hóa
Hình III.14 Hình ảnh hệ thống Fenton-điện hóa
Hình III.15. Ảnh hưởng của pH đến nồng độ phenol sau xử lý
Hình III.16. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý Phenol
Hình III.17. Biến thiên hàm lượ
ng H
2
O

2
dư ở các điều kiện pH khác nhau
Hình III.18. Hiệu quả xử lý phenol ở các hàm lượng H
2
O
2
ban đầu khác nhau.
Hình III.19. Biến thiên hàm lượng Fe
2+
trong quá trình xử lý
Hình III 20 Hi
ệ
uqu
ả
x
ử
lý phenol
ở
các m
ậ
t đ
ộ
dòng khác nhau
Hình

III
.
24
.
Bi

ế
n

thiên

hàm

lư
ợ
ng

Fe

trong

quá

trình

x
ử
lý

Hinh III.25. Biến thiên hàm lượng H
2
O
2
dư trong quá trình xử lý
Hình III.26. Hiệu quả xử lí COD của TNHT Vàng, Xanh, Đỏ ở pH khác nhau
Hình III.27. Hiệu quả xử lí độ màu của TNHT Vàng, Xanh, Đỏ ở pH khác nhau

Hình III.28. Hiệu quả xử lí COD của thuốc nhuộm Vàng, Xanh, Đỏ ở mật độ dòng
khác nhau
Hình III.29. Hiệu quả xử lí độ màu của thuốc nhuộm Vàng, Xanh, Đỏ ở mật độ dòng
khác nhau
Hình III.30. Biến thiên hàm lượng Fe
2+
sinh ra trong quá trình xử lí TNHT màu Đỏ ở
các mật độ dòng khác nhau
Hình III.31. Biến thiên hàm lượng H
2
O
2
còn dư trong quá trình xử lí TNHT màu Đỏ ở
các mật độ dòng khác nhau
Hình III.32. Hiệu quả xử lí COD thuốc nhuộm Đỏ, Vàng, Xanh ở hàm lượng H
2
O
2

khác nhau
Hình III.33. Hiệu quả xử lí độ màu thuốc nhuộm Đỏ, Vàng, Xanh ở hàm lượng H
2
O
2

khác nhau
Hình III.34. Hàm lượng H
2
O
2

dư của TNHT Đỏ theo thời gian
Hình III.35. Biến thiên hàm lượng Fe
2+
trong quá trình xử lí của TNHT Đỏ theo thời
gian.
Hình III.36. Hiệu quả xử lí COD thuốc nhuộm Vàng 145 , Đỏ 198, Xanh 21 theo thời
gian
Hình III.37. Hiệu quả xử lí độ màu thuốc nhuộm Vàng 145 , Đỏ 198, Xanh 21 theo
thời gian
Hình III.38. Biến thiên hàm lượng H
2
O
2
dư và lượng Fe
2+
sinh ra trong quá trình xử lí
thuốc nhuộm Đỏ 198, Xanh 21, Vàng 145
Hình III.39. Hiệu quả xử lý độ màu của phương pháp Fenton-điện hoá trong quá trình
xử lý nước rích rác
g
p
ệ
ý
Hình III.44. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện tới hiệu quả xử lý COD
Hình III.45. Sơ đồ công nghệ thiết bị nghiên cứu xử lý nước thải bằng phương pháp
Peroxon
Hình III.46. Hình ảnh mô hình thiết bị trong phòng thí nghiệm.
Hình III.47. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý phenol
Hình III.48. Ảnh hưởng của nồng độ O
3

cấp vào đến hiệu suất xử lý phenol bằng
phương pháp Peroxon
Hình III.49. Ảnh hưởng của tỷ lệ r đến hiệu suất xử lý phenol trong quá trình Peroxon
Hình III.50. Hiệu quả xử lý màu và COD của TNHT màu đỏ, xanh và vàng tại các pH
khác nhau
Hình III.51. Ảnh hưởng của tỷ lệ r đến hiệu quả xử lý màu của TNHT màu vàng, đỏ,
xanh
Hình III.52. Ảnh hưởng của tỷ lệ r đến hiệu quả xử lý COD của TNHT màu vàng, đỏ,
xanh
Hình III.53. Ảnh hưở
ng của lưu lượng cấp O
3
lên hiệu suất xử lý màu của TNHT màu
vàng, đỏ, xanh
Hình III.54. Ảnh hưởng của lưu lượng cấp O
3
lên hiệu suất xử lý COD của TNHT màu
vàng, đỏ, xanh
Hình III.55. Đồ thị ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lư COD nước rích rác bằng quá
trình Peroxon
Hình III.56. Đồ thị ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý màu nước rích rác bằng quá
trình Peroxon
Hình III.57. Ảnh hưởng của nồng độ ozon đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ nước rích
rác bằng quá trình Peroxon.
Hình III.58. Ảnh hưởng của nồng
độ ozon đến hiệu quả xử lý màu nước rích rác bằng
quá trình Peroxon
Hì h III 59 S
th đ
ổ

i đ
ặ
tí h
ủ
th
ố
h
ộ
Rd198t
ớ
àkhi
ử
lý
p gp p
ệ
,,
Hình IV.2. Sự biến thiên độ màu của thuốc nhuộm hoạt tính khi xử lý bằng phương
pháp Fenton điện hóa, Fenton, Peroxon
Hình IV.3. Sơ đồ hệ thống pilot Peroxone 100L/h
Hình IV.4. Hình ảnh hệ thống pilot thực tế
1

MỞ ĐẦU

Nước thải công nghiệp, đặc biệt nước thải ngành sản xuất công nghiệp hóa học, công
nghiệp dệt nhuộm, công nghiệp giấy, công nghiệp dầu khí, công nghiệp tổng hợp hữu
cơ, hóa chất bảo vệ thực vật và hóa dược là dạng nước thải thường gây ô nhiễm nặng
môi trường nước của nguồn tiếp nhận. Trong thành phần các chất gây ô nhiễm trong
nước thải các ngành công nghiệp nói trên đáng chú ý nh
ất là những hợp chất hữu cơ

khó hoặc không thể bị phân hủy sinh học, những hợp chất độc hại và nguy hiểm vì
những hợp chất này gây ô nhiễm môi trường trầm trọng, tính độc hại cao và khó xử lý
loại bỏ một cách triệt để bằng các phương pháp sinh học hoặc các phương pháp hóa lý
thông thường.
Trong lĩnh vực xử lý nước thải công nghiệp, việc áp dụng các quá trình phân hủy bằng
cách oxy hóa hóa học ở mức độ cao cho phép phân hủy hoàn toàn các chất ô nhiễm
hữu cơ khó hoặc không thể phân hủy sinh học, hoặc ở mức độ thấp hơn làm cho chúng
trở thành chất dễ bị phân hủy sinh học. Các quá trình phân hủy bằng cách oxy hóa hóa
học còn cho phép làm mất màu các chất hữu cơ mang màu, chuyển hóa các chất hữu
cơđộc hại nguy hiểm thành chất không còn độc hại nguy hiểm.
Các phương pháp phân hủy hóa học bằng cách oxy hóa trên cơ sở
nâng cao tác dụng
của các tác nhân oxy hóa thông thường như oxy, ozon, hydrogen peroxide nhờ các
chất xúc tác được nghiên cứu và áp dụng trong thực tế rất có hiệu quả, được gọi chung
là quá trình oxy hóa tiến tiến ( Advanced Oxidation Processes- AOP) (Luck F. 1995;
A Levec J. 1992; Levec J, 1999). Trong khoảng 20 năm gần đây, rất nhiều quá trình
oxy hóa tiến tiến áp dụng vào lĩnh vực môi trường được nghiên cứu không chỉ trên
phương diện nghiên cứu cơ bản ( như nghiên cứu cơ chế phản ứng, động họ
c phản
ứng), mà còn cả nghiên cứu ứng dụng ( như nghiên cứu trên các thiết bị pilot, đánh
giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật).
Các quá trình oxy hóa tiến tiến có thể phân hủy hoàn toàn các hợp chất hữu cơ khó
phân hủy sinh học thành những hợp chất đơn giản là CO
2
, H
2
O, nghĩa là vô cơ hóa
hoàn toàn các hợp chất hữu cơ, nhưng để đạt được mức độ này thường rất tốn kém. Vì
thế, mục tiêu của quá trình AOP nói chung khi áp dụng vào thực tế trong công nghệ
môi trường chỉ nhằm phân hủy những chất không thể bị phân hủy sinh học thành

những chất có khả năng phân hủy sinh học, hoặc nhằm phân hủy những chất độc hại
nguy hiểm thành những ch
ất không còn độc hại, nguy hiểm để sau đó có thể áp dụng
tiếp các quá trình phân hủy nhờ vi sinh vật hay kết hợp với các phương pháp truyền
thống khác (phương pháp hóa lý ). Bằng cách tổ hợp các phương pháp nêu trên sẽ đạt
được hiệu quả xử lý cao nhất với chi phí chung thấp nhất.


2

THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

Tên đề tài
: Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp oxy hóa tiên tiến (AOP) trong
xử lý nước thải chứa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học
Tổ chức chủ trì đề tài
Viện KH & CN Môi trường, ĐH Bách khoa Hà Nội
E-mail:
Website: Vienkhcnmt.hut.edu.vn.
Địa chỉ: C10-301, ĐHBK, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Huỳnh Trung Hải
Số tài khoản: 1000 00 1754 tại
Ngân hàng: Ngân hàng CP Thương mại Ngoại thương Việt nam, chi nhánh Hà N
ội
Chủ nhiệm đề tài
Họ và tên: Nguyễn Ngọc Lân
Ngày, tháng, năm sinh: 17/4/1951; Nam
Học hàm, học vị: PGS. Tiến sỹ
Chức danh khoa học: Giảng viên cao cấp; Chức vụ: Nguyên Phó Viện Trưởng
Số điện thoại Cơ quan: 04-38681686;

Nhà riêng
043.8213.995; Mobile: 0903.225.372
Fax: 04-38693551; E-mail:
Tên cơ quan đang công tác:Viện KH & CN Môi trường, ĐH Bách khoa Hà Nội
Địa chỉ cơ quan: C10-301, ĐHBK, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
Địa chỉ nhà riêng: Số 17, Ngách 2, Ngõ 61, Phố Lạc Trung, Phường Vĩnh Tuy,
Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội.

3

Các cá nhân tham gia thực hiện
TT Họ và tên Cơ quan công tác Nội dung công
việc tham gia
1 PGS. TS. Nguyễn Ngọc Lân Viện KH&CN Môi
trường (Inest)
Chủ nhiệm đề tài
2 Th.S. Nguyễn Lan Phương Inest Thư ký đề tài
3 Th.S. Trần Đắc Chí Inest Tham gia
4 Th.S. Vũ Ngọc Thủy Inest Tham gia
5 Th.S. Dương Thùy Linh Inest Tham gia
6 Th.S. Trần Ngọc Tân Inest Tham gia
7 TS. Trần Thị Hiền Viện Kỹ thuật Hóa học Tham gia
8 KS. Lê Đức Anh Công ty CPCN Thân
thiện Môi trường
Tham gia
9 KS. Dương Ngọc Tân Công ty CPCN Thân
thiện Môi trường
Tham gia

Đơn vị, Tổ chức phối hợp thực hiện :

Tên tổ chức : Công ty Cổ phần công nghệ thân thiện môi trường Bách Khoa.
Tên cơ quan chủ quản : Công ty TNHH MTV Đầu tư và Phát triển Công nghệ Bách
Khoa Hà Nội (BKHoldings)
Điện thoại: (84.4) 22181598
Địa chỉ: D 6B, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội.
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Vũ Văn Mạnh.
Số tài khoản:10821685307016
Ngân hàng: Ngân hàng Techcombank, Lý Thường Kiệt, Hà Nội.
4

Mục tiêu của đề tài :
- Phát triển công nghệ oxy hóa tiến tiến (AOP) trong xử lý nước thải của một số
ngành công nghiệp có chứa các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học nhằm góp
phần thúc đẩy phát triển ngành Công nghiệp Môi trường.
- Nghiên cứu đề xuất mô hình hệ thống thiết bị phù hợp để xử lý nước thải có
chứa các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học bằng phươ
ng pháp oxi hóa nâng
cao (AOP), nhằm áp dụng cho việc xử lý nước thải của môt số ngành sản xuất
công nghiệp (thuộc da, in nhuộm, nấu bột giấy, nước rích rác ) góp phần bảo
vệ Môi trường ở Việt Nam.
- Thiết kế chế tạo lắp đặt một mô hình trình diễn dạng Pilot công suất 50lít/h để
xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học tại cơ sở sả
n
xuất và đánh giá hiệu quả xử lý.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài :
Đối tượng nghiên cứu

- Dung dịch thuốc nhuộm (TNHT) tự pha chế trong phòng thí nghiệm theo các
bước tương tự trong qui trình nhuộm thực tế (Đây là đối tượng nghiên cứu
chính của đề tài.

- Nước rích rác được lấy từ bãi rác Nam Sơn – Hà Nội
- Nước thải chứa phenol tự tạo.
- Nước thải thực tế lấy từ trung tâm xử lý nước thải dệt may Phố Nối B nhằm
kiể
m chứng kết quả.
Phạm vi nghiên cứu

Áp dụng công nghệ AOP ( Fenton, Fenton điện hóa và Peroxon) để xử lý triệt để (xử
lý bậc 3) các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nước thải (-tập trung chủ yếu
vào xử lý nước thải dệt nhuộm sau keo tụ).
Nội dung nghiên cứu khoa học của đề tài :
Nội dung 1: Tổng quan về các công nghệ AOP và khả năng ứng dụng để xử lý các hợp
chất hữu cơ khó phân hủy sinh họ
c trong nước thải công nghiệp. Chọn lựa
các phương pháp tối ưu để nghiên cứu hoàn thiện.
Nội dung 2: Tìm hiểu, thu thập các thông tin về các công nghệ sản xuất công nghiệp
phát sinh ra dòng thải có chứa các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học phổ
biến ở Việt Nam. Lựa chọn loại nước thải sử dụng để kiểm chứng lại các
kết quả nghiên cứu từ nước thải t
ự tạo (Nước thải dệt nhuộm, nước rích
5

rác, nước thải chứa phenol, lignin ).
Nội dung 3: Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm đánh giá khả năng xử lý chất ô nhiễm
hữu cơ khó phân hủy sinh học bằng các phương pháp oxy hóa tiến tiến
(với 3 tác nhân AOP gồm : Fenton, Fenton - điện hóa và Peroxon ). Với
mỗi phương pháp xử lý tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến
hiệu quả xử lý của các quá trình (pH, Fe
2+
, H

2
O
2
, mật độ dòng điện, vật
liệu làm điện cực, thời gian phản ứng, tỷ lệ H
2
O
2
/O
3
). Xác định các điều
kiện tối ưu của từng quá trình xử lý.

Nội dung 4: Dựa trên các thông số tối ưu đã xác định được từ quá trình nghiên cứu
thực nghiệm, tổng hợp các số liệu nghiên cứu để xây dựng quy trình công
nghệ AOP tốt nhất ( Có hiệu suất khử COD và độ màu cao, nước thải đầu
ra đạt quy chuẩn môi trường, chí phí đầu tư thấp) để xử lý chấ
t ô nhiễm
hữu cơ khó phân hủy sinh học.
Nội dung 5: Với quy trình công nghệ AOP tốt nhất đã xác định ở trên, nghiên cứu thiết
kế, chế tạo thiết bị pilot có khả năng xử lý chất thải ô nhiễm hữu cơ khó
phân hủy sinh học với công suất 50 lit/h (quy mô trình diễn).
Nội dung 6: Chạy thử nghiệm mô hình thiết bị cho xử lý nước thải có chứa chất ô
nhiễm hữ
u cơ khó phân hủy sinh học tại cơ sở sản xuất, đánh giá hiệu quả
xử lý của mô hình ( dự kiến áp dụng cho cơ sở dệt nhuộm hoặc nước rích
rác).
Phương pháp thực hiện:
- Phương pháp điều tra, khảo sát hiện trường nhằm thu thập các số liệu, thu gom
nguyên vật liệu cho nghiên cứu thực nghiệm.

- Phương pháp hồi cứu : Kế thừa s
ố liệu của một số đề tài nghiên cứu trước
(trong nước và ngoài nước) về lĩnh vực xử lý chất hữu cơ khó phân hủy sinh
học bằng phương pháp oxy hóa tiến tiến để đưa ra một bức tranh tổng thể về
hiện trạng ô nhiễm nước thải có chứa các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học
của một số ngành công nghiệp trong cả nước cũng như
khả năng xử lý các chất
này bằng phương pháp oxy hóa tiến tiến .
- Phương pháp thống kê, phân tích, xử lý số liệu.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết phát triển công nghệ xy hóa nâng cao trong
xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.
6

- Phương pháp thực nghiệm nhằm đưa ra phương án công nghệ oxy hóa tiến tiến
tối ưu trong việc xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ khó phân hủy sinh
học.
- Nghiên cứu thực nghiệm trên quy mô pilot phòng thí nghiệm xử lý nước thải
công nghiệp có chứa các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.
- Phương pháp chuyên gia: Tổng hợp và tham khảo ý kiến của các chuyên gia
theo lĩnh vực của
đề tài

7

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA TIẾN
TIẾN (AOP) TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

I.1. Công nghệ phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ dựa trên quá trình oxy hóa tiến
tiến (Advanced Oxidation Processes)
I.1.1. Quá trình phân hủy bằng gốc tự do hydroxyl OH

*

Quá trình oxy hóa là quá trình trong đó electron được chuyển từ chất này sang chất
khác. Khả năng oxy hóa của các chất được thể hiện thông qua thế oxy hóa và được sắp
xếp theo thứ tự trình bày trong bảng I.1 dưới đây:
Bảng I.1. Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa
(Zhou, H. and Smith, D.H. 2001)
Tác nhân oxy hóa Thế oxy hóa (V)
Gốc hydroxyl 2,8
Ozon 2,07
H
2
O
2
1,78
Penmanganat 1,68
Hydrobromic axit 1,59
Clo đioxit 1,57
Hypocrorit axit 1,49
Hypôidic axit 1,45
Clo 1,36
Brom 1,09
Iod 0,54

Trong số các tác nhân oxy hóa mạnh, gốc tự do hydroxyl (OH
*
) là tác nhân oxy hóa
mạnh nhất. Đặc tính của gốc tự do là trung hòa về điện trong khi các ion đều mang
điện tích dương hoặc âm. Gốc tự do được tạo thành từ sự tác ra hai phần bằng nhau
của lên kết hai electron. Các gốc tự do không tồn tại sẵn như những tác nhân oxy hóa

thông thường mà chỉ được sản sinh ngay trong quá trình phản ứng, có thời gian sống
rất ngắn, khoảng vài phần nghìn giây (micro giây) nhưng liên tục được sinh ra trong
suốt quá trình phả
n ứng.
Cơ chế phản ứng của gốc Hydroxyl (OH
*
)
Khi gốc tự do đã được hình thành, lập tứng xảy ra hàng loại các phản ứng kiểu chuỗi.
Vì thế sự hình thành gốc hydroxyl được coi như phản ứng khơi mào cho hệ các phản
ứng tiếp theo diễn ra. Một điểm chung với hầu hết các chất oxy hóa thông thường là
8

tính “lựa chọn” nghĩa là không có khả năng phản ứng với mọi chất và do đó quá trình
oxy hóa không triệt để. Trong khi đó, gốc (OH
*
) gần như không lựa chọn khi phản ứng
và phân hủy với các chất khác nhau.
Về tốc độ phản ứng, hầu hết các hợp chất hữu cơ đều bị gốc hydroxyl (OH
*
) oxy hóa
với tốc độ nhanh hơn nhiều so với ozon là chất oxy hóa mạnh nhất trong nhóm các
chất oxy hóa thông dụng hàng nghìn đến hàng tỷ lần. Điều này có thể thấy rõ qua bảng
hằng số tốc độ phản ứng với các chất sau:
Bảng I.2. Hằng số tốc độ phản ứng (M
-1
s
-1
) của gốc hydroxyl so với ozon
(Munter, R,. 2001)
Hợp chất O

3
OH
*

Cá alcohol 10
-2
đến 1 10
8
- 10
9

Các aldehit 10 10
9

Kenton 1 10
9
- 10
10

Các hợp chất hữu cơ chứa N 10 - 10
2
10
8
- 10
10

Các Olefin 1 – 4,5x10
5
10
9

– 10
11

Các phenol 10
3
10
9
- 10
10

Các hợp chất hữu cơ chứa S 10 - 1,6x10
3
10
9
- 10
10


 Các quá trình tạo ra gốc hydroxyl OH
*

Do gốc tự do Hydroxyl OH
*
có khả năng oxy hóa rất mạnh, tốc độ phản ứng oxy hóa
rất nhanh và không chọn lựa khi phản ứng với các hợp chất khác nhau, nhiều công
trình nghiên cứu trong mấy thập kỷ qua là tìm kiếm các quá trình tạo ra gốc hydroxyl
OH
*
trên cơ sở các tác nhân oxi hóa thông thường như ozon, hydrogen peroxit thông
qua phản ứng hóa học (H

2
O
2
/Fe
2+
, O
3
/H
2
O
2
, O
3
/xúc tác), hoặc nhờ năng lượng bức xạ
tia cực tím UV (O
3
/UV, H
2
O
2
/UV, O
3
+ H
2
O
2
/UV, H
2
O/VUV, TiO
2

/UV) và các nguồn
năng lượng cao (siêu âm, tia gamma, tia X, chùm electron)
Các quá trình oxi hóa nâng cao trên cơ sở gốc hydroxyl đã được nghiên cứu để áp
dụng vào xử lý nước và nước thải cho đến nay có thể thống kê như sau:
Bảng I.3. Các quá trình oxy hóa tiến tiến dựa vào gốc hydroxyl OH
*

Tác nhân phản ứng Phản ứng đặc trưng Tên quá trình
H
2
O
2
và Fe
2+

H
2
O
2
+ Fe
2+
→ Fe
3+
+ OH
-
OH
*

Fenton
H

2
O
2
/Fe
3+
(ion) và
năng lượng photon
UV

Fe
3+
(ion) + H
2
O *OH + Fe
2+
+ H
+

( λ > 300 nm)
H
2
O
2
+ Fe
2+
→ Fe
3+
+ OH
-
+ *OH

Quang Fenton
H
2
O
2
/Fe
3+
(phức) và


h
γ
9

năng lượng photon
UV

Fe
3+
(phức) Fe
2+
+ gốc (phức)


H
2
O
2
+ Fe
2+

OH
-
+ *OH + Fe
3+

(phức)
(λ 300 - 500 nm)
Quang Fenton
biến thể
H
2
O với anốt Fe và
năng lượng điện hóa

1/2O
2
+ H
2
O 2*OH
Fenton điện hóa
H
2
O
2
và O
3
H
2
O
2

+ 2O
3
→ 2*OH + 3O
2
Peroxon
O
3
và chất xúc tác

3O
3
+ H
2
O 2*OH + 4O
2

( Chất xúc tác đồng thể và dị thể)
Catazon
H
2
O và năng lượng
điện hóa

H
2
O *OH + *H

Oxi hóa điện hóa
H
2

O và năng lượng
siêu âm

H
2
O *OH + *H
(20 - 40 kHz)
Quá trình siêu
âm
H
2
O và năng lượng
cao ( tia γ, tia X,
chùm electron)

H
2
O *OH + *H
(1 - 10 M eV)
Quá trình bức xạ
năng lượng cao
(tia γ, tia X,
chùm electron)

H
2
O
2
và năng lượng
photon UV

O
3
+ H
2
O 2 *OH
( λ = 220 nm)


UV/ Oxihóa
O
3
và năng lượng
photon UV

O
3
+ H
2
O 2*OH + O
2

( λ = 253,7 nm)

UV/Oxi hóa
H
2
O
2
/O

3
và năng
lượng photon UV

H
2
O
2
+ O
3
+ H
2
O 4*OH + O
2

UV/Oxi hóa
H
2
O và năng lượng
photon UV chân
không (VUV)

H
2
O *OH + *H
( λ < 190 nm)
VUV/Oxihóa
TiO
2
và năng lượng

photon UV

TiO
2
e
-
+ h
+

( λ > 387,5 nm)
h
+
+ H
2
O → *OH + H
+

h
+
+ OH
-
→ *OH + H
+


Quang xúc tác
bán dẫn

h
γ


h
γ

Năng lượng điện hóa
Chất xúc tác
Năng lượng điện hóa
Năng lượng siêu âm
Năng lượng cao
h
γ

h
γ

h
γ

Năng lượng VUV
h
γ

10


I.1.2.Phân loại các phương pháp AOP
Có nhiều kiểu phân loại các quá trình oxy hóa tiên tiến (AOP), theo cơ quan bảo vệ
môi trường Mỹ (USEPA) thì có thể chia theo quá trình có hoặc không sử dụng nguồn
năng lượng bức xạ UV:
- Nhóm các quá trình oxy hóa tiên tiến không nhờ tác nhân ánh sáng (Advanced

Non-Photochemical Oxydation Processes – ANPO).
- Nhóm các quá trình oxy hóa tiến tiến nhờ tác nhân ánh sáng (Advanced
Photochemical Oxydation Processes - APO)
Theo đó có thể phân các quá trình theo nhóm như sau:
Nhóm quá trình Quá trình
Nhóm các quá trình oxy hóa tiên tiến
không nhờ tác nhân ánh sáng (Advanced
Non-Photochemical Oxydation Processes –
ANPO)
- Fenton
- Peroxon
- Catazon
- Oxy hóa điện hóa
- Fenton điện hóa
- Siêu âm (*)
- Bức xạ năng lượng cao (*)
Nhóm các quá trình oxy hóa tiến tiến nhờ
tác nhân ánh sáng (Advanced
Photochemical Oxydation Processes -
APO)
- UV/H
2
O
2

- UV/O
3

- UV/H
2

O
2
+ O
3

- VUV/H
2
O
- Quang Fenton
- Quang Fenton biến thể
- Quang xúc tác bán dẫn UV/TiO
2

Chú thích (*): các quá trình đã được nghiên cứu và áp dụng trên thế giới nhưng hiện chưa
triển khai nghiên cứu ứng dụng tại Việt nam do điều kiện hạn chế.
I.2. Các phương pháp AOP trong xử lý nước thải
I.2.1. Phương pháp oxy hóa bằng ozon được nâng cao với các tác nhân khác nhau
Ozon (O
3
) là một tác nhân oxi hoá mạnh trong số các chất oxi hoá thông dụng, có thế
oxi hoá 2,07 V; vì vậy ozon có thể xảy ra phản ứng oxi hoá với nhiều chất hữu cơ và
các chất vô cơ trong nước. Những công trình nghiên cứu về quá trình ozon cho thấy,
ozon có thể oxi hoá các chất khác nhau theo hai cách : [5]
 Oxi hoá trực tiếp bằng phân tử ozon hoà tan trong nước. Cơ chế phản ứng của O
3

với các chất hữu cơ như sau :
11

- Oxi hóa alcohol thành andêhit và sau đó thành axit hữu cơ

RCH
2
OH
⎯→⎯
3
O
RCOOH
- Thay nguyên tử oxi vào vòng liên kết của cacbua thơm.
- Bẻ gãy các liên kết kép của hợp chất cacbon.
Ozon có thể oxi hóa các chất hữu cơ, đặc biệt các hợp chất có liên kết đôi, liên kết
ba, tạo thành các ozonua và cuối cùng đi đến đứt liên kết tạo ra các hợp chất có
mạch cacbon ngắn hơn.
 Oxi hoá thông qua gốc hydroxyl *OH được tạo ra do sự phân huỷ ozon khi hoà tan
trong nước. Sự phân huỷ này của ozon xảy ra tức khắ
c khi sục ozon vào nước, kết
quả tạo thành chất oxi hoá thứ hai mạnh hơn, tức là gốc hydroxyl *OH theo cơ chế
qua các chất trung gian là gốc ozonit *O
3
, gốc *HO
3
.

Hình I.1. Hai đường đi phản ứng oxi hoá của ozon trong dung dịch nước
Trong điều kiện axit, con đường oxi hoá trực tiếp bằng phân tử ozon là chủ yếu, trong
khi đó, trong điều kiện pH cao, hoặc trong những điều kiện có các tác nhân khác như
H
2
O
2
, UV, chất xúc tác,… tạo thuận lợi cho quá trình tạo gốc *OH, con đường oxi hoá
gián tiếp thông qua gốc hydroxyl sẽ là chủ yếu và hiệu quả oxi hoá được nâng cao. Do
đó, thay vì sử dụng ozon một mình, nhiều công trình nghiên cứu đã theo hướng tìm
kiếm các tác nhân phối hợp với ozon hoặc chất xúc tác nhằm tạo ra gốc *OH để nâng
cao hiệu quả oxi hoá của ozon khi cần xử lí những hợp chất bền vững, khó phân huỷ
trong nước và nước thải. Đó chính là quá trình oxi hoá nâng cao trên c
ơ sở ozon.
Những tác nhân đưa thêm vào được nghiên cứu nhiều nhất là H
2
O
2
được gọi là quá
trình Peroxon (O
3
/ H
2
O
2
), hoặc các chất đồng thể như chất xúc tác kiềm (O
3
/pH), chất
xúc tác các muối Fe (II), Mn(II), Ni(II), Co(II), các chất xúc tác dị thể như oxid các
kim loại TiO

2
, MnO
2
được gọi chung là quá trình catazon (O
3
/Cat). Trong chiều hướng
đó, sự phân huỷ của ozon để tạo ra gốc hydroxyl cũng sẽ dễ dàng khi có bức xạ tử
ngoại UV.
O
3
Oxi hoá trực tiếp chất ô
nhiễm bằng phân tử O
3
Oxi hoá chất ô nhiễm
gián tiếp qua gốc *OH
Phân huỷ ozon tạo gốc
*OH
Phản ứng với các anion
HCO
3
-
,CO
3
2-
làm tiêu
hao gốc *OH
12

I.2.1.1. Phương pháp peroxon
Quá trình oxi hoá của ozon với sự có mặt của hydrogen peroxit (O

3
/H
2
O
2
) được gọi là
quá trình Peroxon hoặc perozon. Sự khác nhau cơ bản giữa quá trình ozon và peroxon
là ở chỗ, quá trình ozon thực hiện sự oxi hoá các chất ô nhiễm chủ yếu trực tiếp bằng
phân tử ozon trong nước trong khi đó quá trình peroxon thực hiện sự oxi hoá chất ô
nhiễm chủ yếu là gián tiếp thông qua gốc hydroxyl được tạo ra từ ozon.
Khi ozon hoá để thực hiện quá trình oxi hoá, lượng ozon không hoà tan hết còn dư
thoát ra ở dạng khí, trong khi đó, ở quá trình Peroxon, do sự có mặt hydroxyl peroxit
đ
ã gia tăng đáng kể quá trình tiêu thụ và phân huỷ ozon làm cho sự chuyển ozon từ
pha khí sang pha lỏng được tăng cường. Vì quá trình oxi hoá thông qua gốc hydroxyl
hiệu quả hơn quá trình oxi hoá trực tiếp bằng phân tử ozon nên quá trình Peroxon được
sử dụng rất phổ biến và phát triển mạnh nhiều năm gần đây để xử lí những chất hữu cơ
khó bị oxi hoá trong nước uống và nước thải. Đối với nước uống, quá trình Peroxon
được áp d
ụng để xử lí các chất gây mùi, vị khó chịu như geosmin, 2-metyliosboeneol
(MIB), các hợp chất hữu cơ chứa clo, đồng thời còn sử dụng như một tác nhân khử
trùng mạnh, tiêu diệt được những loại vi khuẩn hoặc các loại kém bền vững với clo
như Giardia và Crytosporidium. Đối với nước thải, quá trình Peroxon sử dụng để xử lí
các chất mang màu hoặc các chất hữu cơ chứa halogen như tricloetylen
(TCE),percloetylen (PCE), diclopropen (DCPE), clopentan (CPA), dicloetan
(DCA),… các hợp ch
ất của phenol, các alcohol và axit dây ngắn đến mức độ khoáng
hoá nhất định. Tuy vậy, quá trình Peroxon thường được dừng lại ở mức độ phân huỷ
nào đó, nhằm chuyển hoá các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học thành những chất
hữu cơ có khả năng dễ bị phân huỷ sinh học, làm cải thiện tỷ số BOD/COD trong nước

thải theo chiều thuận lợi để thực hiện các quá trình xử lí sinh h
ọc tiếp sau[5].
 Cơ chế tạo gốc OH
*
từ hệ O
3
/H
2
O
2

Sự có mặt H
2
O
2
được xem như là phản ứng khơi mào cho sự phân hủy O
3
thông qua
ion hydroperoxit HO
2
-
, như mô tả trong các phương trình (1.2), (1.3) dưới đây:
H
2
O
2
HO
2
-
+ H

+
(1.2)
HO
2
-
+ O
3
→ *O
3
-
+ *HO
2
(1.3)
Các phản ứng tiếp theo tạo thành gốc hydroxyl xảy ra như sau:
• tạo gốc *OH từ *O
3
-
:
*O
3
-
+ H
+
→ *HO
3
(1.4)

*HO
3
→ *OH + O

2
(1.5)

• tạo gốc *OH từ *HO
2
: