PHẢN ỨNG FENTON CHO VIỆC xử lý nước rỉ rác

BÀI BÁO CÁO
MÔN: CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ ỨNG
DỤNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
SỬ DỤNG PHẢN ỨNG FENTON CHO VIỆC XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC CỦA
QUÁ TRÌNH Ủ TỪ CÁC CHẤT THẢI KHÁC NHAU

HV thực hiện: Trương Xuân Toàn
Phan Thị Bạch Yến


NỘI DUNG TRÌNH BÀY:


1. GIỚI THIỆU.



2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP.



3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.



4. KẾT LUẬN.


1. GIỚI THIỆU


Quản lý chất thải rắn đang trở thành một vấn đề toàn cầu ở
các nước phát triển.



Các chính sách quốc tế quản lý chất thải hữu cơ đã ngày
càng theo hướng tái chế.



Có những công nghệ khác nhau để tái chế chất thải hữu
cơ.



Quá trình đầu tư thấp để chuyển đổi chất thải hữu cơ để
làm phân hữu cơ được gọi là quá trình ủ phân.


1. GIỚI THIỆU


Một trong những vấn đề chính liên quan đến việc xử lý các
chất thải hữu cơ tại các cơ sở ủ phân là quản lý và xử lý nước
rỉ rác, gây ra một quá tải hữu cơ cao và không thể lưu trữ
được trong nhà máy.



Quá trình oxy hóa nâng cao (AOPs) được dùng để giảm tải

hữu cơ hay độc tính của nước thải.



AOPs dựa trên sự hình thành của các gốc tự do hydroxyl, với
một thế oxy hóa điện hóa cao.



AOPs của quá trình Fenton đã được sử dụng hiệu quả như là
một quá trình hóa học xử lý nước thải và xử lý trước.


1. GIỚI THIỆU


Hệ thống của Fenton bao gồm các muối sắt kết hợp với
hydrogen peroxide trong điều kiện có tính axit.



Một loạt các ứng dụng của thuốc thử Fenton đã được báo
cáo, chẳng hạn như:
 Xử lý nước thải dệt.
 Khử Polynuclear Aromatic Hydrocarbons (PAH) trong
nước.
 Loại bỏ các halogen hữu cơ có thể hấp thụ (AOX) từ
nước thải dược phẩm.
 Xử lý nước thải của sản xuất bột giấy.

1. GIỚI THIỆU

Mục đích của bài báo này là nghiên cứu sử dụng các
phản ứng Fenton để xử lý nước rỉ rác từ quá trình ủ hai loại
chất thải hữu cơ điển hình: nước thải bùn (WS) và một phần
hữu cơ của chất thải rắn đô thị (OFMSW).


Hiệu

quả của quá trình Fenton được đánh giá theo sự khử
chất hữu cơ.


2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1. Thu gom nước rỉ rác
Mẫu khác nhau của nước rỉ rác từ việc ủ phân nước
thải bùn và thu thập phần hữu cơ của chất thải rắn được lựa
chọn từ các nhà máy ủ Jorba (Barcelona, Tây Ban Nha) trong
giai đoạn từ 06/2005.


2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1. Thu gom nước rỉ rác
Bảng 1. Đặc tính của nước rỉ rác từ phần hữu cơ của chất
thải rắn đô thị và nước thải bùn
Thông số

Nước rỉ từ nước thải

bùn ủ

Nước rỉ từ chất thải
rắn ủ

Tổng COD (g/l)

132±8

COD hòa tan (g/l)

65±6

BOD5 (g/l)

71±1

87±2

Tỉ lệ BOD5/COD

0.54

0.49

pH

7.11±0.03

6.16±0.02

Độ dẫn điện (mS/cm)

47.1±0.4

51.6±0.5

Màu sắc

Đen

Nâu sẫm

thai

177±8
117±2

Kết quả các đặc tính của nước rỉ rác Bảng 1 được trình bày là các giá
trị trung bình với độ lệch chuẩn.


2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.2. Quy trình phân tích
Quy trình phân tích để xác định nhu cầu oxi hóa học
(COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), pH và độ dẫn điện
được thực hiện theo phương pháp tiêu chuẩn.


2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.3 Phản ứng Fenton
Trong



tất cả các thí nghiệm:
Tỷ lệ [H2O2] / [COD]0 (g/g) (tổng COD) được cố định là 1
trong khi đó tỷ lệ [Fe2+] / [COD]0 (mol/mol) đã được cố định
ở mức 0,5, 0,1 và 0,05.



H2O2 33% được sử dụng để giảm thiểu hiệu ứng pha loãng
liên quan đến H2O2 ngoài (hiệu ứng pha loãng đã được xem
xét trong tính toán của BOD5 và COD).



pH của tất cả các mẫu trước khi thực hiện phản ứng Fenton
đã cố định đến 3 bằng cách thêm H2SO4 đậm đặc, không
quan sát thấy có kết tủa sau khi điều chỉnh pH.


2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.3 Phản ứng Fenton

Phản

ứng Fenton được thực hiện tại 25 0C ở áp suất khí

quyển.

Tất

cả các điều kiện thử nghiệm được thực hiện trong ba lần.

Phản

ứng Fenton đã kết thúc sau 60 phút, khi không có phản

ứng là trực quan quan sát.


2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.4 Phân tích dữ liệu
Ý nghĩa thống kê của các giá trị lặp lại được thực
hiện bởi chuẩn của F-test (phân tích phương sai) và t-test
của Student (chuẩn phân tích) xác suất 5%.


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3.1. Đặc trưng nước rỉ rác
Các đặc trưng của nước rỉ rác từ quá trình ủ WS và OFMSW
được trình bày trong Bảng 1.


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3.1. Đặc trưng nước rỉ rác
Theo dự kiến, cả hai loại nước rỉ rác cho thấy một mức cao của
COD và BOD5, trong khi tỷ lệ BOD5/COD là khoảng 0,5, tương

ứng với mức độ phân hủy sinh học cao của các chất hữu cơ.


Những

kết quả này cao hơn so với những gì được tìm thấy trong
nước rỉ rác từ bãi rác, giá trị COD thường có 5-10 g/l và giá trị
phân hủy sinh học thấp (tỷ lệ BOD5/COD khoảng 0,1).
Có

thể giải thích cho thực tế này là nước rác ủ bao gồm các hạt
và hòa tan các chất hữu cơ từ nước ngọt và chất thải trẻ thay vì
bãi rác mà là một hỗn hợp vật liệu có tuổi khác nhau.


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3.1. Đặc trưng nước rỉ rác
Các

mức cao của BOD5 tìm thấy (trong trường hợp bùn ủ thậm
chí còn cao hơn so với COD hòa tan) chỉ ra một số lượng đáng
kể của các hạt hữu cơ cũng phân hủy.
Tuy

nhiên, các giá trị tìm thấy để nước rác ủ đang trong
phạm vi của dòng chất lỏng đang được xử lý bởi AOPs.
Hơn

nữa, với các giá trị cao của COD và BOD5, một quá trình
sinh học để xử lý nước rác ủ sẽ không thể đạt được các yêu cầu

pháp lý về chất lượng nước.


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3.1. Đặc trưng nước rỉ rác
Liên

quan đến pH, các giá trị được tìm thấy trong nước rác

WS và OFMSW xa những giá trị coi là tối ưu cho phản ứng
Fenton, mà thường được thực hiện tại các giá trị pH dưới 4.


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3.2. BOD5 và COD giảm do phản ứng Fenton
Các

phản ứng Fenton được thực hiện trên các mẫu nước rác WS
và OFMSW ở các tỷ lệ khác nhau [Fe2+]/[COD]0 (0.5, 0.1 và 0,05),
trong khi tỷ lệ [H2O2]/[COD]0 (g / g) được cố định 1.
Những

điều kiện thí nghiệm đã được lựa chọn vì chúng thường
được sử dụng trong phản ứng Fenton.
Ví

dụ, Kurt et al. [17] và Kim et al. [18] sử dụng một tỷ lệ [H2O2] /
[COD]0 bằng 1 cho xử lý nước rác khác nhau và cho thấy không có
sự khác biệt đáng kể trong COD khi tỷ lệ này đã được thay đổi xung
quanh giá trị cân bằng hóa học lý thuyết, trong khi tỷ lệ tối ưu

[Fe2+]/[COD]0 cho thấy một sự biến đổi lớn trong các nghiên cứu
khác nhau xử lý nước thải.


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3.2. BOD5 và COD giảm do phản ứng Fenton
Bảng 2 Sự giảm BOD5 và COD thu được bằng phản ứng Fenton đối với
nước rỉ rác dưới các điều kiện khác nhau
Mẫu

a

Điều kiện thí
nghiệm [Fe2+]/
[COD]0

Tổng COD
giảm (%)a

BOD5 giảm
(%)

Tỉ lệ cuối
cùng
BOD5/COD

Nước thải từ

0.5

74±10 a

-

-

Nước thải bùn

0.1

77±8 a

90±2

0.23

Ủ

0.05

58±6 b

-

-

Nước thải từ

0.5

57±11 c

-

-

Chất thải rắn

0.1

75±8 d

98±2

0.04

Ủ chất thải

0.05

59±5 c

-

-

Chữ cái khác nhau chỉ ra sự phân biệt ý nghĩa thống kê


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

3.2. BOD5 và COD giảm do phản ứng Fenton
Bảng

2 cho thấy các kết quả xử lý COD khi dùng phản ứng
Fenton.
Trong cả hai loại nước rác WS và OFMSW tối ưu
tỷ lệ [Fe2+] / [COD]0 là 0.1, đã làm giảm COD tương ứng cho
WS và OFMSW là 77 và 75% .


Tuy

nhiên, nó chỉ là kết tủa của oxit sắt ngậm nước quan sát
thấy khi sử dụng nồng độ Fe2+ cao. Trong trường hợp này, có
thể xảy ra một số thay đổi COD liên quan đến đồng kết tủa và
không đúng với phản ứng Fenton.


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3.2. BOD5 và COD giảm do phản ứng Fenton
Những

kết quả này chứng minh sự phù hợp của các phản
ứng Fenton cho xử lý nước rác từ chất thải rắn có hàm lượng
cao
chất hữu cơ.
Nghiên

cứu ảnh hưởng của phản ứng Fenton trên quá trình
ủ nước rác phân hủy sinh học, việc làm giảm BOD5 đã được

nghiên cứu với các điều kiện tối ưu cho thấy COD giảm ([Fe2+]
/ [COD]0 = 0,1). Kết quả được thể hiện trong Bảng 2.
BOD5 giảm

cho cả hai loại nước rác là rất cao (90 và 98%
theo thứ tự WS và OFMSW).


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3.2. BOD5 và COD giảm do phản ứng Fenton
Đặc

biệt các kết quả cho BOD5 giảm cao hơn so với giảm
COD. Điều này cũng có thể quan sát thấy trong các giá trị của
tỷ lệ BOD5/COD, giảm rõ sau xử lý Fenton (Bảng 2).
Giả

thuyết cho điều này là thực tế quá trình Fenton có khả
năng oxy hóa các chất hữu cơ phân hủy sinh học tốt hơn, đó
cũng là thành phần hữu cơ trong nước rác của quá trình ủ, xử
lý Fenton đối với nước rỉ rác làm tăng khả năng phân hủy
sinh học (tăng trong tỷ lệ BOD5/COD 0,13-0,42)


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3.2. BOD5 và COD giảm do phản ứng Fenton
Kết

quả thu được chỉ rằng, tỷ lệ BOD5/COD tương đối cao,
quá trình xử lý toàn bộ nên được bao gồm trong một quá trình

sinh học đầu tiên với một xử lý sau đó bằng phản ứng Fenton.
Phản

ứng Fenton có thể được đề xuất, như là một cách xử lý
cho nước rỉ rác ủ đã được xử lý trước đó bằng xử lý sinh học
(thiếu khí hay kỵ khí).


4. KẾT LUẬN


Nước thải từ quá trình ủ hai chất thải hữu cơ điển hình (WS và
OFMSW) đã được đặc trưng thành phần hữu cơ.



Các điều kiện tối ưu cho phản ứng Fenton đã được tìm thấy ở một tỷ
lệ [Fe2+]/[COD]0 bằng 0,1 khi tỷ lệ [H2O2]/[COD]0 đã được duy trì ở 1.
Cả hai loại nước rác bị oxy hóa đáng kể trong các điều kiện về COD
(77 và 75% tương ứng cho nước rỉ rác WS và OFMSW) và làm giảm
BOD5 (90 và 98% tương ứng cho WS và nước rỉ rác OFMSW).



Phản ứng Fenton được xem là oxy hóa tốt phân hủy sinh học chất
hữu cơ của nước rác, dẫn đến làm giảm tỷ lệ BOD5/COD cho cả hai
loại nước rác.