khảo sát hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ fenton
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (708.07 KB, 21 trang )
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................3
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................3
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu.........................................................................4
2.1. Mục tiêu ...............................................................................................................4
2.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN.....................................................................................5
1. Khái niệm nước thải sinh hoạt .............................................................................5
2. Thành phần và tính chất của nước thải ..............................................................5
3. Các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt ............................................................8
3.1. Bể tự hoại BASTAF ...........................................................................................8
3.2. Công nghệ xử lý nước thải Bio – Sac (Hàn Quốc).........................................10
4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ......................................................11
4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ...................................................................11
4.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ...................................................................12
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................13
1. Vật liệu .................................................................................................................13
2. Mô hình xử lý nước thải .....................................................................................13
3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................15
3.1. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu .......................................................15
3.2. Phương pháp bảo quản mẫu ...........................................................................15
3.3. Phương pháp xác định các chỉ tiêu .................................................................15
3.4. Phương pháp xử lý số liệu ...............................................................................16
4. Nội dung bố trí thí nghiệm .................................................................................18
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ DỰ KIẾN ......................................................................20
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................21
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Tính cấp thiết của đề tài
Môi trường và những vấn đề liên quan đến môi trường là đề tài được bàn luận
một cách sâu sắc trong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế
giới. Nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường ngày nay do các hoạt động kinh
tế - xã hội. Các hoạt động này, một mặt cải thiện chất lượng cuộc sống con người và
môi trường, mặt khác lại làm ô nhiễm và suy thoát chất lượng môi trường.
Xã hội ngày càng phát triển thì chất lượng môi trường sống ngày càng phải
nâng cao nhất là vấn đề về thức ăn, nước uống và vệ sinh môi trường. Thực tế cho
thấy vấn đề về vệ sinh môi trường tại các khu vực dân cư tập trung nhỏ ít được quan
tâm, bằng chứng là nguồn nước thải sinh hoạt tại những khu vực này được thải thẳng
trực tiếp ra kênh, rạch, sông suối nhỏ và đổ vào hệ thống sông chính gây nên các mùi
hôi thối, ô nhiễm nghiêm trọng, đòi hỏi cần có biện pháp xử lý để giảm thiểu vấn đề
ô nhiễm hiện nay.
Tùy thuộc vào thành phần bản chất của nguồn ô nhiễm, các tạp chất nhiễm bẩn
có tính chất khác nhau, thành phần hóa học khác nhau, có các loại tạp chất tan, chất
không tan, việc xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và
có thể đưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng. Việc lựa chọn phương
pháp xử lý thích hợp thường được căn cứ trên đặc điểm của các loại tạp chất có trong
nước thải: thành phần tính chất, nguồn gây ô nhiễm để có phương pháp xử lý riêng.
Hiện nay có rất nhiều biện pháp xử lý và công nghệ được đưa vào áp dụng xử
lý nước thải sinh hoạt với các quy mô lớn, nhỏ và đạt được hiệu quả xử lý cao.Bên
cạnh đó, việc xử lý nước thải bằng phương pháp Fenton được biết đến là phương pháp
hiệu quả và không đắt cho quá trình làm sạch nước thải. Trong phương pháp này tổ
hợp H2O2 và muối sắt Fe2+ được sử dụng làm tác nhân oxy hóa rất hiệu quả cho nhiều
đối tượng các hợp chất hữu cơ. Quá trình Fenton có ưu việt ở chỗ tác nhân H2O2 và
muối sắt Fe2+ được sử dụng phổ biến bởi giá thành rẻ, thân thiện với môi trường và
hiệu quả cao hơn rất nhiều so với sử dụng H2O2 một mình. Áp dụng quá trình Fenton
để xử lý nước thải có thể dẫn đến khoáng hóa hoàn toàn các chất hữu cơ thành CO2,
H2O và các ion vô cơ. Tuy nhiên trong điều kiện đó phải sử dụng rất nhiều hóa chất
làm cho chi phí xử lý cao. Do vậy, trong nhiều trường hợp chỉ nên áp dụng quá trình
Fenton để phân hủy từng phần, chuyển các chất hữu cơ không thể hoặc khó phân hủy
sinh học thành các chất mới có khả năng phân hủy sinh học nhằm áp dụng thuận lợi
quá trình xử lý sinh học tiếp sau.
Từ những lý do trên, em chọn đề tài “Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải sinh
hoạt công nghệ Fenton” sẽ giải quyết được vấn đề ô nhiễm nguồn nước thải, góp
phần nguồn nước nhằm phục vụ lâu dài cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội theo
hướng phát triển bền vững.
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
2.1. Mục tiêu
-
Đánh giá khả năng xử lý và hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ
Fenton.
2.2. Nội dung nghiên cứu
-
Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt.
-
Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình.
-
Đo các chỉ tiêu: pH, COD, amoni, độ kiềm, độ màu, độ đục của nước thải đầu
vào
-
Tiến hành chạy mô hình.
-
Đo các chỉ tiêu: pH, COD, amoni, độ kiềm, độ màu, độ đục đầu ra sau xử lý.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
1. Khái niệm nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước thải được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục
đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… Chúng thường
được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công
cộng khác. (Trần Đức Hạ, 2002)
Tất cả mọi cộng đồng đều sản sinh ra nước thải. Theo định nghĩa đơn giản
nhất, nước thải chính là nước cấp cho cộng đồng, sau khi sử dụng cho nhiều mục tiêu
khác đã bị nhiễm bẩn và thải ra môi trường.
Đặc trưng nước thải sinh hoạt là chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó
khoảng 52% chất hữu cơ, 48% chất vô cơ và một lượng lớn các vi sinh vật. Phần lớn
các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt thường ở dạng vi rút, vi khuẩn gây bệnh
(như: tả, lị, thương hàn...). Đồng thời trong nước thải sinh hoạt cũng chứa những vi
khuẩn không có hại, có tác dụng phân hủy các chất thải (Nguyễn Đức Lượng và
Nguyễn Thùy Dương, 2003).
Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu
chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt
cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước
hay các trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm đô thị có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn
so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên
một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Nước thải sinh hoạt
tại các trung tâm đô thị thường thoát nước bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông
rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên
nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát nước bằng biện
pháp tự thấm. (Trần Đức Hạ, 2002).
2. Thành phần và tính chất của nước thải
Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào nguồn
nước thải. Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều còn phụ thuộc vào tập quán sinh
hoạt.
Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
-
Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết con người từ các phòng vệ sinh.
-
Nước thải nhiễm bẩn do các chất sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ các nhà
bếp, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt từ các phòng tắm….
Nước thải sinh hoạt khi chưa bị phân hủy có màu nâu, chứa nhiều cặn lơ lửng
và chưa bốc mùi khó chịu. Trong nước thải sinh hoạt có các chất lơ lửng như các
mảnh vụn thức ăn, dầu mỡ, các phế thải khác sau khi phục vụ cho ăn uống sinh hoạt
của con người được thải ra môi trường nước. Dưới điều kiện nhất định, vi khuẩn tự
nhiên có trong nước và đất tấn công vào các chất thải gây ra các phản ứng sinh hóa
làm biến đổi tính chất của nước thải. Nước thải sẽ chuyển dần dần từ màu nâu sang
màu đen và bốc mùi khó chịu (Trịnh Xuân Lai, 2000).
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra
còn chứa cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm.
Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như protein (40 - 50%);
hydrat cacbon (40 - 50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động
trong khoảng 150 – 450 mg/l theo trọng lượng khô. Có khoảng 20 - 40% chất hữu cơ
khó bị phân hủy sinh học, ở những dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước
thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm
môi trường nghiêm trọng.
Lưu lượng nước thải trong một khu vực đô thị, cụm dân cư, công trình công
cộng được xác định trên cơ sở dùng nước. Các nước phát triển có tiêu chuẩn cấp nước
sinh hoạt rất cao, thường dao động từ 200 đến 500 l/ngày.đêm, phụ thuộc vào trang
thiết bị vệ sinh và điều kiện khí hậu khu vực. Đối với nông thôn, tiêu chuẩn nước
sạch cho sinh hoạt được chọn từ 50 đến 100 l/ngày.đêm (Trần Đức Hạ, 2002).
Trong quá trình sinh hoạt, con người xả vào hệ thống thoát nước một lượng
chất bẩn nhất định, phần lớn là các loại cặn, chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng. Nồng
độ các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt đô thị phụ thuộc vào đặc điểm hệ thống
thoát nước, chế độ xã và tiêu chuẩn thải nước.
Bảng 2.1: Tải trọng và nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt từ các ngôi
nhà hoặc cụm dân cư độc lập
Tải trọng
Nồng độ
(g/người.ngày)
(mg/l)
Tổng chất rắn
115 - 117
680 - 1000
Các chất rắn dễ bay hơi
65 - 85
380 - 500
Cặn lơ lửng
35 - 50
200 - 290
Cặn lơ lửng dễ bay hơi
25 - 40
150 - 240
BOD5
35 - 50
200 - 290
COD
115 - 125
680 - 730
Nitơ của các muối amoni (N)
1-3
6-8
Tổng nitơ
6 - 17
35 - 100
Tổng photpho
3-5
18 - 29
Tổng coliform
1011 - 4x1012
108 - 1010
Thông số
(Trần Đức Hạ, 2002)
Nước thải là hệ đa phân tán thô bao gồm nước và các chất rắn. Các chất rắn
trong nước thải sinh hoạt có nguồn gốc từ hoạt động của con người. Các chất bẩn này
với thành phần hữu cơ hay vô cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất lắng không
lắng được và các chất hòa tan (Trần Đức Hạ, 2002)
Theo Trần Đức Hạ (2002), để tính toán thiết kế các công trình xử lý, người ta
xem xét các thành phần sau đây của nước thải sinh hoạt:
Các chất rắn (chủ yếu là các chất rắn lở lửng)
Các chất hữu cơ (chủ yếu là các chất phân hủy sinh học)
Các chất dinh dưỡng (các hợp chất của nitơ và photpho)
Các vi sinh vật gây bệnh
Bảng 2.2: Thành phần nước thải của Xí nghiệp xử lý nước thải TDM
Stt
Chỉ tiêu
Đơn vị
Nước thải
đầu vào
QCVN
40:2011/BTNMT,
Cột A
1
pH
-
7.21
6-9
2
Độ màu
Pt/Co
438
50
3
COD
(mg/l)
268
67.5
4
BOD5
(mg/l)
91.5
27
5
SS
(mg/l)
125
45
6
N tổng
(mg/l)
58
18
7
P tổng
(mg/l)
8
3.6
8
NH4+
(mg/l)
60.1
4.5
(Nguồn: Phòng thí nghiệm xí nghiệp xử lý nước thải Thủ Dầu Một, 2016)
Như vậy, nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao,
COD và BOD5 cao đôi khi vượt cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Thông
thường các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ sau:
BOD5:N:P = 100:5:1. Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không
phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20
– 40% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn.
3. Các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt
3.1. Bể tự hoại BASTAF
Bể tự hoại cải tiến với các vách ngăn mỏng dòng hướng lên và ngăn lọc kỵ
khí (bể BASTAF), được phát triển tại Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và khu
công nghiệp (CEETIA), Trường Đại học xây dựng từ năm 1998 đến năm 2007, thay
thế cho bể tự hoại truyền thống hoặc xử lý bổ sung sau bể tự hoại. Mô hình này
đang được triển khai áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt và từ các hộ hay
nhóm hộ gia đình, khu chung cư cao tầng, trường học, văn phòng làm việc… Bể
BASTAF cũng được áp dụng để xử lý một số loại nước thải có thành phần tính chất
tương tự như nước thải sinh hoạt như nước thải của các bệnh viện, xí nghiệp công
nghiệp thực phẩm, các làng nghề chế biến nông sản, thực phẩm…
Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của bể tự hoại BASTAF
Nguyên tắc
Nước thải được đưa vào ngăn thứ nhất của bể, có vai trò làm ngăn lắng – lên
men kỵ khí, đồng thời điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong dòng nước thải.
Nhờ các vách ngăn hướng dòng, ở những vách ngăn tiếp theo, nước thải được chuyển
động theo chiều từ dưới lên trên sẽ tiếp xúc với các vi sinh vật kỵ khí trong lớp bùn
hình thành ở đáy bể trong điều kiện động, các chất bẩn hữu cơ được các vi sinh vật
hấp thụ và chuyển hóa, đồng thời cho phép tách riêng 2 pha (len men axit và len men
kiềm). BASTAF cho phép tăng thời gian lưu bùn, nhờ vậy hiệu suất xử lý tăng trong
khi lượng bùn cần xử lý lại giảm. Các ngăn cuối cũng là ngăn lọc kỵ khí, có tác dụng
làm sạch bổ sung nước thải, nhờ các vi sinh vật kỵ khí gắn bám trên bề mặt các hạt
của vật liệu lọc và ngăn cặn lơ lửng trôi ra theo nước.
Ưu điểm
-
Bể BASTAF có thể vận hành đơn giản.
-
Không tốn chi phí vận hành, do không sử dụng điện năng, hoá chất...
-
Yêu cầu kỹ thuật trong lắp đặt vận hành đơn giản
Nhược điểm
-
Không kiểm soát được pH đầu vào. Trong trường hợp đột biến, lượng nước
thải trong các quá trình tắm, giặt lớn có nhiều xà phòng, hóa chất. Sẽ gây ức
chế hoạt động của các vi sinh vật, làm giảm hiệu quả của quá trình xử lý. Gây
tắc bể.
-
BASTAF chỉ thích hợp dùng cho các hộ gia đình, dùng cho các Khu đô thị
nhỏ với yêu cầu nước thải đầu ra đạt TCVN 5945:2005 mức C trước khi đi
vào hệ thống xử lý tập trung.
-
Trong quá trình hoạt động BASTAF sinh ra mùi hôi, khó chịu
3.2. Công nghệ xử lý nước thải Bio – Sac (Hàn Quốc)
Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Bio - Sac
Nguyên lý
Nước thải → Kỵ khí → Thiếu khí → Hiếu khí (Bùn hoạt tính cùng với các
vật liệu dính bám Bio – Sac Media) → Lắng 2 → Khử trùng.
Tại bể kỵ khí, các hợp chất hữu cơ sẽ được hấp thu bởi các vi khuẩn yếm khí
và đồng thời photphat được giải phóng là nguồn năng lượng cho sự phát triển của các
vi sinh vật.
Tại bể thiếu khí, NO3 – N có trong nước tái hồi từ bể giảm DO sẽ được làm
giảm bởi các vi khuẩn loại khử Nitơ và chuyển thành N2.
Tại bể phản ứng Bio – SAC: Các vi khuẩn oxy hóa các hợp chất trơ thành NO2
– N và NO3 – N. Lượng photphat thừa sẽ được hấp thu bởi các vật liệu trung gian
bám dính và được lưu giữ tại đấy. Tại đây các dòng khí từ đáy kết hợp với các vách
thiết kế đặc biệt sẽ tạo dòng xoáy khuấy trộn bùn đáy.
Bể giảm DO: Nước thải đổ vào bể này vẫn còn lượng oxy hòa tan khá cao,
lượng oxy này sẽ giảm đi và nước được làm giảm oxy hòa tan sẽ quay vòng lại bể
thiếu khí giúp cho các phản ứng khử nitơ diễn ra thuận lợi hơn.
Ưu điểm
-
Được thiết kế với các tấm chắn đặc biệt để ngăn trở dòng chảy tạo ra lực xoáy
đảo trộn.
-
Có lượng chất rắn huyền phù của chất lỏng hỗn hợp (bùn hoạt tính) cao (do
các quá trình tái hồi bùn nội bộ) dẫn đến giảm đến tối thiểu thời gian lưu nước
trong các bể phản ứng.
-
Có độ bền và khả năng xử lý cao đối với các nguồn thải ô nhiễm cao và chịu
được sự biến động thất thường.
-
Hệ thống được thiết kế theo nguyên tắc modul có kích thước gọn nhẹ, dễ dàng,
nâng cấp mở rộng.
-
Dễ dàng tự động hóa, vận hành đơn giản.
-
Hệ thống có thể xây gầm dưới đất, tiết kiệm được quỹ đất không ảnh hưởng
tới kiến trúc của các công trình xung quanh.
-
Giá thành hợp lý
4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Trước đây, phương pháp xử lý nước thải bằng H2O2 đã được nghiên cứu và
ứng dụng rộng rãi. Nhiều nhà nghiên cứu đã dựa trên phương pháp này để áp dụng
xử lý kết hợp với cách cải tiến khác nhau, sử dụng loại nước thải khác nhau và cho ra
những kết quả đầy triển vọng. Theo nghiên cứu của tác giả Bùi Thị Vụ (2014) với đề
tài “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ kết hợp oxy hóa
H2O2 sử dụng hoạt hóa tia UV thử nghiệm trên mô hình pilot phòng thí nghiệm”. Đề
tài này nghiên cứu hiệu quả xử lý COD trong quá trình keo tụ đạt tối ưu là 75,3%
(COD sau keo tụ = 424 mg/l), trong quá trình oxy hóa sử dụng UV/H2O2 thì hiệu quả
xử lý tăng từ 49,5% - 82,3% (COD sau xử lý = 214 – 75 mg/l) trong thời gian tiếp
xúc UV là 10 – 50 phút. Nước thải sau khi xử lý theo mô hình hệ thống đã xây dựng
đảm bảo tiêu chuẩn cho phép đối với thông số COD theo TCVN 5945/2005 (loại B).
Theo nghiên cứu của tác giả Nguyễn Văn Phước, Võ Chí Cường (2006) với
đề tài “Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý COD khó phân hủy sinh học trong nước
rác bằng phản ứng Fenton”. Đề tài này đã nghiên cứu bổ sung xúc tác Fe2+ theo
bậc giúp sử dụng hiệu quả H2O2 dư (khá triệt để), nâng cao hiệu quả xử lý COD và
rút ngắn thời gian phản ứng 1 giờ (COD sau xử lý = 83,6 mg/l, H2O2 dư sau 7 phút
= 50,3 mg/l, phèn sắt (II) đủ lớn, H2O2 = 2,5 ml/l). Nước rác sau khi xử lý đã đạt
tiêu chuẩn cho phép đối với thông số COD theo TCVN 5945/2005 (loại B)
4.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Mohamed Ksibi (2006) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải sinh
hoạt từ quá trình oxy hóa với H2O2”. Kết quả đã giảm 85% COD, tỷ lệ BOD5/COD
tăng 0,106 – 0,47. Liều lượng tối ưu được xác định trong nghiên cứu này là H2O2 =
1,5 ml/l, COD = 300 – 400 mgO2/l và đã giảm đáng kể số vi khuẩn có trong nước
thải.
M.I. Badawy, M.E.M. Ali (2006) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu kết hợp
phương pháp Fenton và keo tụ trong xử lý nước thải công nghiệp và nước thải sinh
hoạt”. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả của các phương pháp điều trị mà việc
loại bỏ màu tăng lên đến 70% bằng polymer cation, 73% bằng polymer anion, 54%
của bentonit và 95% cho 0,4 g/l PAC. Quá trình Fenton đã được điều tra theo các điều
kiện hoạt động (pH 3,0 ± 0,2, Fe2+ liều = 400 mg/l và H2O2 = 550 mg/l), loại bỏ màu
lên đến 100% và hơn 90% COD đã được xử lý.
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Vật liệu
Vật liệu được chọn là H2O2 là một chất lỏng không màu.
Hình 3.1: H2O2
Phản ứng kết hợp giữa H2O2 và FeSO4 đã được áp dụng phổ biến cho xử lý
nhiều loại nước thải khác nhau như: nước thải dệt nhuộm, nước thải giấy, nước thải
lọc dầu và các ngành công nghiệp hóa chất độc hại…
Trong mô hình thí nghiệm này Hydrogen peroxide có vai trò loại bỏ các tạp
chất hữu cơ, khử COD, oxy hóa các kim loại, khử mùi và khử trùng.
Hóa chất khác: FeSO4.7H2O
Nước thải được lấy từ Xí nghiệp xử lý nước Thủ Dầu Một. Khu phố 6 - Phường
Phú Thọ - TP. Thủ Dầu Một - Tỉnh Bình Dương.
2. Mô hình xử lý nước thải
Bể keo tụ có dạng hình hộp chữ nhật có đáy là hình vuông, chiều cao là 40
cm, chiều dài 23 cm, chiều rộng 23 cm, thể tích bể là 21 lít, thể tích thực của bể là
17 lít, tất cả được làm bằng kính dày 8 mm.
. Hình 3.2: Mô hình thí nghiệm
Thuyết minh mô hình
Nước thải sinh hoạt được bơm vào bể chứa làm bằng kính day 8 mm với thể
tích nhất định. Đồng thời hỗn hợp hóa chất H2O2 kết hợp FeSO4 được thêm vào, tại
đây cánh khuấy được lắp đặt phù hợp với bể chứa có nhiệm vụ khuấy đều chất thải
cùng hỗn hợp hóa chất thành một dạng đồng nhất với cường độ và công suất hoạt
động từ bảng điều khiển cùng biến thế nối liền với mô tơ gắn trên trục đứng trong bể
được điều chỉnh tốc độ ở mức nhất định.
Việc khuấy trộn nhằm làm tăng năng suất của quá trình khuấy, tăng khả năng
phân tán lượng hóa chất được đưa vào nguồn nước cần xử lý.
Cánh khuấy có thể được cấu tạo theo nhiều dạng khác nhau phù hợp với
nhiều mục đích trộn khác nhau. Mô hình này sử dụng cánh khuấy turnine trên trục
thẳng đứng.
3. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài đã sử dụng những phương pháp sau:
Phương pháp thực tế: Thu thập, xử lý và tổng hợp các tài liệu cần thiết có liên
quan đến đề tài.
Phương pháp kế thừa: Trong quá trình thực hiện đã tham khảo các đề tài có
liên quan đã thực hiện.
Phương pháp khảo sát: Tính chất, thành phần nước thải đặc điểm lý, hóa, sinh
của nước thải đầu vào
Phương pháp phân tích: Các thông số được phân tích theo phương pháp chuẩn
(APHA, AWWA, TCVN 2000 và Standard Methods).
Phương pháp phân tích, nhận xét, đánh giá các kết quả thực nghiệm.
Phương pháp xử lý số liệu.
3.1. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
Nước thải sinh hoạt được lấy ngay tại bể chứa trước khi cho vào bể xử lý có
sẵn tại Xí nghiệp xử lý nước Thủ Dầu Một ( theo TCVN 5999 – 1995 Chất lượng
nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn lấy mẫu nước thải).
3.2. Phương pháp bảo quản mẫu
Nước thải được đem về, chứa trong can nhựa 20l và đậy kín. Để đảm bảo tính
chất của nước thải không thay đổi sau khi đem về, phải tiến hành phân tích các chỉ số
ban đầu, mẫu chưa sử dụng thì bảo quản ở nhiệt độ 1 - 5oC (theo TCVN 6663 – 3:2008
Chất lượng nước – Lấy mẫu – Chương 3: Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu).
3.3. Phương pháp xác định các chỉ tiêu
a. Phương pháp đo pH
Đo bằng điện cực với thiết bị đo là HANA instrument.
b. Phương pháp đo COD
Chỉ tiêu COD phải được đo hằng ngày, đo từ nước thải ban đầu cho đến hết
giai đoạn xử lí. Để đánh giá mức độ xử lí chất hữu cơ. Thời gian đo chỉ tiêu này cách
nhau mỗi ngày.
Hoá chất được sử dụng: H2SO4đđ và K2Cr2O7.
Thiết bị: máy đo HI83099 COD REACTOR và máy nung HANNA ở 150oC.
c. Phương pháp đo độ kiềm
Sử dụng phương pháp chuẩn độ
Hóa chất sử dụng: H2SO4 0.02N và chỉ thị Bromocresol.
d. Phương pháp đo độ màu
Sử dụng máy spectophotomerter cầm tay.
e. Phương pháp đo độ đục
Sử dụng máy spectophotomerter cầm tay.
3.4. Phương pháp xử lý số liệu
Hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ
H=
Cin - C out
100
Cin
Trong đó:
H: Hiệu quả loại bỏ COD, %
Cin: Nồng độ COD đầu vào, mg/l
Cout: Nồng độ COD đầu ra, mg/l
Công thức tính amoni
𝒎𝒈 𝑵𝑯𝟑 /𝒍 =
(𝑽𝒎ẫ𝒖 − 𝑽𝒕𝒓ắ𝒏𝒈 ) 𝒙 𝟐𝟖𝟎
𝑽𝒏ướ𝒄 𝒕𝒉ả𝒊
Trong đó:
Vmẫu: Thể tích mẫu đo amoni, ml
Vtrắng: Thể tích mẫu nước cất, ml
Vnước thải: Thể tích nước thải cho vào mẫu, ml
Công thức tính độ kiềm
Độ 𝑘𝑖ề𝑚 (𝑚𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 /𝑙) =
Trong đó:
V: Thể tích H2SO4 0.02N, ml
𝑉 𝑥 1000
𝑚𝑙𝑚𝑎𝑢
Công thức tính độ đục
Độ đục
0
8
16
24
32
40
48
56
64
Độ hấp
0
0.013 0.015 0.019 0.024 0.026 0.029 0.032 0.037
thu
y = 0.0006x +
0.0018
Trong đó:
Bước sóng: 450 nm
y: Độ hấp thu
x: Độ đục, FTU
Công thức tính độ màu
Độ đục
0
50
100
150
200
250
Độ hấp thu
0
0.014
0.028
0.039
0.051
0.064
y = 0.0003x +
0.0011
Trong đó:
Bước sóng: 455 nm
y: Độ hấp thu
x: Độ màu, Pt/Co
Xử lý số liệu: Việc tính toán, xử lý số liệu và vẽ biểu đồ dựa trên phần mềm
Microsoft Office Excel (phiên bản 2010) và phần mềm SPSS 16.0. Từ đó đưa ra các
nhận xét và biện luận kết quả.
4. Nội dung bố trí thí nghiệm
Xác định pH tối ưu
-
Thể tích bể: 17 lít.
-
Thay đổi pH trong các khoảng: 2.5, 3, 3.5, 4 bằng H2SO4 5N.
-
Cho hỗn hợp vào bể phản ứng với nồng độ nhất định: 0.03 ml/l H2O2
và 0.03 g/l FeSO4.7H2O
-
Hỗn hợp được khuấy 100 vòng/phút trong khoảng 30 phút
-
Sau đó nâng pH lên khoảng 7 đến 8 bằng NaOH 5N khuấy chậm trong
10 phút.
-
Tắt máy và đợi bông cặn lắng xuống.
-
Lấy mẫu đo các chỉ tiêu: pH, COD, độ kiềm, độ đục, độ màu.
-
Mỗi thí nghiệm lặp lại ít nhất 3 lần.
→ Chọn được pH tối ưu (1)
Xác định điều kiện tối ưu của quá trình oxy hóa bằng H2O2
-
Chỉnh pH của mẫu theo pH tối ưu (1)
-
Thay đổi nồng độ H2O2 lần lượt theo thứ tự: 0.015 ml/l; 0.06 ml/l; 0.09
ml/l.
-
Cố định hàm lượng FeSO4.7H2O cho mỗi thí nghiệm 0.03 g/l.
-
Hỗn hợp được khuấy 100 vòng/phút trong khoảng 30 phút
-
Sau đó nâng pH lên khoảng 7 đến 8 bằng NaOH 5N khuấy chậm trong
10 phút
-
Tắt máy và đợi bông cặn lắng xuống.
-
Lấy mẫu đo các chỉ tiêu: pH, COD, độ kiềm, độ đục, độ màu.
-
Mỗi thí nghiệm lặp lại ít nhất 3 lần.
→ Chọn nồng độ H2O2 tối ưu. (2)
Xác định hàm lượng sắt (II) sunfat
-
Chỉnh pH của mẫu theo pH tối ưu (1)
-
Thay đổi hàm lượng FeSO4.7H2O lần lượt theo thứ tự: 0.02 ml/l; 0.045
ml/l; 0.06 ml/l.
-
Cố định hàm lượng H2O2 cho mỗi thí nghiệm 0.03 g/l.
-
Hỗn hợp được khuấy 100 vòng/phút trong khoảng 30 phút
-
Sau đó nâng pH lên khoảng 7 đến 8 bằng NaOH 5N khuấy chậm trong
10 phút.
-
Tắt máy và đợi bông cặn lắng xuống.
-
Lấy mẫu đo các chỉ tiêu: pH, COD, độ kiềm, độ đục, độ màu, amoni.
-
Mỗi thí nghiệm lặp lại ít nhất 3 lần.
→ Chọn hàm lượng sắt (II) sunfat tối ưu (3).
Xác định thời gian khuấy trộn
-
Chỉnh pH của mẫu theo pH tối ưu (1)
-
Chỉnh nồng độ H2O2 tối ưu. (2)
-
Chỉnh hàm lượng sắt (II) sunfat tối ưu (3).
-
Hỗn hợp được khuấy 100 vòng/phút lần lượt theo thứ tự: 60 phút, 90
phút, 2 giờ.
-
Sau đó nâng pH lên khoảng 7 đến 8 bằng NaOH 5N khuấy chậm trong
10 phút.
-
Tắt máy và đợi bông cặn lắng xuống.
-
Lấy mẫu đo các chỉ tiêu: pH, COD, độ kiềm, độ đục, độ màu, amoni.
-
Mỗi thí nghiệm lặp lại ít nhất 3 lần.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ DỰ KIẾN
Dự kiến kết qua đạt được: Xác định nồng độ có hiệu quả xử lý thích hợp với
mô hình ứng với các chỉ tiêu:
-
COD, amoni, độ màu, độ đục, độ kiềm.
-
Xác định pH, H2O2, FeSO4, thời gian khuấy trộn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt:
Trần Đức Hạ. 2002. Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Quy Mô Nhỏ Và Vừa, NXB Khoa
Học Kỹ Thuật. 198 trang.
Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thùy Dương. 2003. Tập 1: Công Nghệ Xử Lý Nước
Thải, NXB Đại Học Quốc Gia. 448 trang.
Trịnh Xuân Lai.2000. Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước
sạch, NXB Khoa học và Kỹ thuật. 240 trang.
Bùi Thị Vụ. 2014. Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ
kết hợp oxy hóa H2O2 sử dụng hoạt hóa tia UV thử nghiệm trên mô hình pilot phòng
thí nghiệm, Nghiên cứu khoa học, Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng. 53 trang.
Nguyễn Văn Phước, Võ Chí Cường. 2006. Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý
COD khó phân hủy sinh học trong nước rác bằng phản ứng Fenton,Tạp Chí Phát
Triển Khoa Học Và Công Nghệ, Tập 10, Số 01 – 2007, Trường Đại Học Bách Khoa
– Đại Học Quốc Gia, Hồ Chí Minh. 8 trang.
Tài liệu tiếng Anh:
Mohamed Ksibi. 2006. Chemical oxidation with hydrogen peroxide
for domestic wastewater treatment. P 6
M.I. Badawy, M.E.M. Ali. 2006. Fenton’s peroxidation and coagulation processes
for the treatment of combined industrial and domestic wastewater. P 7
