Nôi dung chuyên đề " Nghiên cứu xử lý nước thải thuốc bảo vệ thực vật bằng phương pháp oxy hóa nâng cao (quá trình FENTON đồng thể)"

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI
THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT
BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXI HOÁ NÂNG CAO
(QUÁ TRÌNH FENTON ĐỒNG THỂ)


Nhà máy sản xuất
thuốc BVTV

Nước thải
thuốc BVTV

Độc tố, kim loại nặng
Khó phân hủy sinh học cao
(các ô nhiễm hữu cơ bền vững - POPs:
Persistent Organic Pollutants)


Giới thiệu
•

Quá trình oxi hoá nâng cao (AOPs: Advanced Oxidation Processes): Là
những quá trình phân huỷ oxi hoá dựa vào gốc tự do hoạt động hydroxyl OH*
được tạo ra ngay trong quá trình xử lý (in situ).
+ Gốc OH*: Là tác nhân oxi hoá mạnh nhất.
+ Oxi hoá không lựa chọn mọi HCHC khó phân huỷ (POPs) như:
- Hydrocacbon halogen hoá (Trihalometan (THM), Tricloroetan , Tricloroetylen).
- Hydrocacbon aromatic (BTEX- Benzen, Toluen, Etylbenzen, Xylen).
- Polyclorbiphenyl (PCB).
- Nitrophenol.
- Các hoá chất TBVTV, dioxin, furan, thuốc nhuộm,…

Tạo ra những hợp chất vô cơ không độc (CO2, H2O, các acid vô cơ,…).


Giới thiệu
AOPs

ANPO (Advanced Non-Photochemical
Oxidation Processes)
Oxi hoá nâng cao không nhờ tác nhân
ánh sáng

APO (Advanced Photochemical
Oxidation Processes)
Oxi hoá nâng cao không nhờ tác nhân
ánh sáng


Giới thiệu
Nhóm quá trình

Quá trình

Tác nhân phản ứng

ANPO

Quá trình Fenton

H2O2 và Fe2+

Quá trình Peroxon

H2O2 và O3

Quá trình Catazon

O3 và chất xúc tác

Quá trình Oxi hoá điện hoá

H2O và năng lượng điện hóa

Quá trình Fenton điện hoá

H2O với anốt Fe và năng lượng điện hóa

Quá trình UV/H2O2

H2O2 và năng lượng photon UV

Quá trình UV/O3

O3 và năng lượng photon UV

Quá trình UV/H2O2 + O3

H2O2 /O3và năng lượng photon UV

Quá trình quang Fenton

H2O2 / Fe3+ (ion) và năng lượng photon UV

APO


Giới thiệu
Quá trình Fenton đồng thể

Quá trình Fenton dị thể

Fe2+ + H2O2  Fe3+ + *HO + OHFe3+ + H2O2  Fe2+ + H+ + *HO2
*HO + Fe2+  OH- + Fe3+
*HO + H2O2  H2O + *HO2
Fe2+ + *HO2  Fe3+ + HO2Fe3+ + *HO2  Fe2+ + O2 +H+

Nguồn sắt sử dụng trong xúc tác được bổ sung
từ quặng (Goethite: -FeOOH, Fe/SiO2,
Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính, Fe/Zeolit,…)

Các yếu tố ảnh hưởng:
-pH từ 3 – 5, đạt được tốc độ cao nhất khi
pH nằm trong khoảng hẹp trên dưới 3.
-Tỷ lệ Fe2+: H2O2 và loại ion Fe (Fe2+ hay
Fe3+) là 0,3-1:10 mol/mol.
-Các anion vô cơ: cacbonat (CO32-),
bicacbonat (HCO3-), Clorua (Cl-) sẽ tóm bắt
các gốc hydroxyl *HO.

Giới thiệu
Xác định thông số trong
quá trình xử lý

Áp dụng
quy trình xử lý
vào thực tế

Phương pháp
AOP (Fenton đồng thể)

Tìm quy trình
xử lý phù hợp


PHƯƠNG PHÁP – PHƯƠNG TIỆN
Thí nghiệm định hướng

Diazinon 10 %

Cố định Fe2+ = 5,1 mg/L
H2O2 = 25 mg/L
Thay đổi pH

Fenonbucar 50 %

Isoprothiolane 40 %

Tìm pH thích hợp

PHƯƠNG PHÁP – PHƯƠNG TIỆN
Thí nghiệm trên nước thải thuốc BVTV (công ty CPC)
Tìm thông số
thích hợp

Fenton

Tìm thông số
thích hợp

pH, H2O2, Fe2+, thời gian
khuấy và thời gian lắng

Thời gian lưu nước, chiều cao
lớp lọc và lưu lượng nạp nước
Suy giảm ChE (enzyme
Cholinesterase)

Hấp phụ


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả định hướng tìm pH thích hợp trên thuốc BVTV
Cố định H2O2 = 25 mg/L, Fe2+ = 5,1 mg/L
COD còn lại (mg/L)

200
150
100

50
0
3

3,5

4

5

COD còn lại (mg/L)

2,5

pH

2,5

360
COD còn lại (mg/L)

350
300
250
200
150
100
50
0
3

3,5

4

5

pH

340
320
300
280

pH thích hợp từ 3 đến 3,5

260
2,5

3

3,5
pH

4

5


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Kết quả nồng độ COD, độ kiềm và pH của nước thải

Chỉ tiêu

Đơn vị

Đợt 1

Đợt 2

Đợt 3

Đợt 4

Trung bình

pH

-

6,88

7,1

7,12

7,5

7,15

Độ kiềm
tổng

mgCaCO3/L

620

664

690

723

674,5

COD

mg/L

504,8

1.000

1.062,3

1.150

929,3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả các thông số của quá trình Fenton bậc 1
Cố định Fe2+ = 10 mg/L, H2O2 = 50 mg/L

Cố định Fe2+ = 10 mg/L, pH = 3
340
C O D c ò n lạ i (m g /L )

C O D c ò n lạ i (m g /L )

400
380
360
340
320

320
300
280
260
240

300
2,5

3

3,5
pH

pH thích hợp là 3

4

5

50

60

70

80

90

H2O2 (mg/L)

H2O2 thích hợp là 80 mg/L


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả các thông số của quá trình Fenton bậc 1
Cố định H2O2= 80mg/L, Fe2+ = 30 mg/L, pH =3

Cố định pH= 3, H2O2= 80mg/L

C O D c ò n l ạ i ( m g /L )

C O D c ò n lạ i (m g /L )

340
320
300
280
260
240
25

28

30
Nồng độ Fe2+ (mg/L)

Fe2+ thích hợp là 30

32

35

310
300
290
280
270
260
250
240
230
220

10

20

30

40

50

60

Thời gian (phút)

Thời gian khuấy thích hợp là 30 phút


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Các thông số của quá trình Fenton bậc 1

pH = 3
H2O2 = 80 mg/L
Fe2+ = 30 mg/L
Thời gian khuấy: 30 phút
Thời gian lắng: 120 phút

Nước thải đầu vào

Nước thải đầu ra Fenton bậc 1

COD = 929,3 mg/L

COD = 455,4 mg/L
Hiệu suất xử lý COD là 50,9%


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

C O D c ò n lạ i (m g /L )

Kết quả thí nghiệm sử dụng chất trợ lắng PAC và sắt dư
600
500
400
300
200
100
0
5

6

7

8

9

Mẫu đối
chứng

PAC (mg/L)

PAC không ảnh hưởng đến quá trình lắng

Liều lượng Fe2+ còn dư


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả các thông số của quá trình Fenton bậc 2
Cố định H2O2 = 80 mg/L, pH = 3
Khuấy 30 phút và lắng 120 phút

290

300

280

250

270
COD còn lại
(mg/L)

C O D c ò n lạ i (m g /L )

Tính toán nồng độ Fe2+ = 30 mg/L, pH = 3
Khuấy 30 phút và lắng 120 phút

260
250
240

200
150
100
50

230
50

60

70

80

H2O2 (mg/L)

H2O2 thích hợp là 80 mg/L

90

0
10

15

20

25

Nồng độ Fe2+ (mg/L)

Fe2+ thích hợp là 20 mg/L

30


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Các thông số của quá trình Fenton bậc 2

pH = 3
H2O2 = 80 mg/L
Fe2+ = 20 mg/L
Thời gian khuấy: 30 phút
Thời gian lắng: 120 phút

Nước thải đầu ra Fenton bậc 1

Nước thải đầu ra Fenton bậc 2

COD = 455,4 mg/L

COD = 220,3 mg/L

Hiệu suất xử lý COD là 51,6%

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả thí nghiệm hấp phụ
Chiều cao tổng cộng: 1,5 m
Lưu lượng nạp nước: 123 ml/phút
Tổng thời gian lưu: 60 phút

150,1

89

38,7

COD mg/L

Nước thải sau Fenton bậc 2

Nước thải đầu ra sau hấp phụ

COD = 220,3 mg/L

COD = 38,7 mg/L


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Đối chứng

Đầu ra Fenton bậc 1

Đầu ra sau hấp phụ

(Thải ra môi trường)

Sau 46 h thí
nghiệm

Sau 10 h thí nghiệm

Sau 10 h thí
nghiệm

Sau 46 h

Cá bình
thường

Cá chết

Cá bình thường

Cá bình thường

ChE ức chế 1,4 % so với đối chứng


KẾT LUẬN
Nước thải đầu vào
H2O2 = 80 mg/L
Fe2+ = 30 mg/L
pH = 3
Thời gian khuấy: 30 phút

Thời gian lắng: 120 phút
H2O2 = 80 mg/L
Fe2+ = 20 mg/L
pH = 3
Thời gian khuấy: 30 phút
Thời gian lắng: 120 phút

(Công ty CPC)

Fenton bậc 1

COD = 929,3 mg/L)
Sau 1 h cá chết

COD = 455,4 mg/L)
Sau 10 h cá chết

Fenton bậc 2

COD = 220,3 mg/L
Sau 22 h cá chết

Chiều cao cột than hoạt tính: 1,5 m
Lưu lượng nạp nước: 123 ml/phút
Thời gian lưu: 60 phút

COD = 38,7 mg/L
Hấp phụ
Đầu ra

Sau 46 h cá vẫn bình
thường, tỷ lệ ChE 1,4 %
so với đối chứng


KIẾN NGHỊ

 Kiểm tra chỉ tiêu các gốc thuốc đối với nước thải đầu ra và
so sánh với quy chuẩn QCVN 40: 2011/BTNMT
 Thiết bị vận hành nên có nắp đậy
 Lượng bùn sinh ra sau quá trình Fenton cần được nghiên cứu
xử lý
 Lượng than sau khi hấp phụ cần được nghiên cứu xử lý
 Khảo sát với các phương pháp AOPs khác
 Thí nghiệm trên nhiều loại cá khác nhau để xác định độ độc của
nước thải.


CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ
VÀ CÁC BẠN SINH VIÊN ĐÃ LẮNG NGHE