(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu quy trình phân tích COD liên tục và ứng dụng đánh giá ô nhiễm hữu cơ trong nước mặt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LÊ SỸ CHÍNH

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHÂN TÍCH COD LIÊN TỤC VÀ
ỨNG DỤNG ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG NƢỚC MẶT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI, NĂM 2013
1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LÊ SỸ CHÍNH

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHÂN TÍCH COD LIÊN TỤC VÀ
ỨNG DỤNG ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG NƢỚC MẶT

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐỖ PHÚC QUÂN

HÀ NỘI, NĂM 2013
2

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

COD:

Nhu cầu oxy hóa học

PCP:

Polycloruaphenol

PCBs:

Polyclorobiphenyl

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

UV:

Quang phân tử

ORP:

Điện thế oxy hóa khử

AOP:

Q trình oxi hóa nâng cao

KCNC:

Khu cơng nghiệp cao

KCN:

Khu cơng nghiệp

CCN:

Cụm cơng nghiệp

BTNMT:

Bộ tài ngun & mơi trường

DO:

Lượng oxi hịa tan trong nước

TSS:

Tổng số chất rắn lơ lửng

BOD:

Nhu cầu oxi sinh hóa

BQL:

Ban quản lý

KHP:

Kali hydrophotalat

3


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Phổ hấp thụ UV của COD với độ dài đường truyền sáng thay đổi.
Hình 1.2. Đường chuẩn xác định COD bằng phương pháp điện hóa trên điện
cực oxit coban.
Hình 1.3. Đường chuẩn xác định COD bằng phương pháp điện hóa trên điện
cực hợp kim NiCu.
Hình 1.4. Cấu trúc cộng hưởng của ôzôn (Langlais và cộng sự,1991).
Hình 1.5. Các nhóm hữu cơ dễ bị tấn cơng bởi ozon.
Hình 1.6. Sơ đồ của q trình oxi hóa các hợp chất thơm bởi ozon.
Hình 1.7. Cơ chế quá trình phân hủy ozon.
Hình 1.8. Ảnh hưởng của pH đến sự phân hủy ozon (T = 150C).
Hình 1.9. Sự phân hủy ozon trong các loại nước ở 20oC, 1 – nước cất 2 lần, 2
– nước cất, 3 – nước máy, 4 – nước ngầm có độ cứng thấp, 5- nước
qua lọc từ hồ Zurich (Thụy Sĩ), nước qua lọc từ Bondensee (Thụy
Sĩ).
Hình 1.10. Trạng thái cân bằng cacbonat, bicacbonat và cacbon dioxit.
Hình 2.1. Một số thiết bị sử dụng trong nghiên cứu.
Hình 2.2. Sơ đồ mơ tả quy trình thí nghiệm.
Hình 2.3. Đường chuẩn COD605.
Hình 3.1. Đồ thị khảo sát ozon bão hòa trong nước ở các giá trị pH khác
nhau, pH được điều chỉnh bằng axit sunfuric.

Hình 3.2. Đồ thị khảo sát ozon bão hòa trong nước ở các giá trị pH khác
nhau, pH được điều chỉnh bằng axit phốtphoric.
4


Hình 3.3. Đồ thị khảo sát ozon bão hịa trong nước ở các giá trị pH khác
nhau, pH được điều chỉnh bằng NaOH.
Hình 3.4. Sơ đồ diễn biến theo tỷ lệ trộn 1-5.
Hình 3.5. Đường chuẩn COD-Ozon tỉ lệ trộn 1/5.
Hình 3.6. Sơ đồ diễn biến theo tỷ lệ trộn 1:10.
Hình 3.7. Đường chuẩn COD-Ozon tỉ lệ trộn 1-10.
Hình 3.8. Đường chuẩn COD-Ozon tỉ lệ trộn 1-20.
Hình 3.9. Đường chuẩn COD-Ozon tỉ lệ trộn 1-30.
Hình 3.10. Đường chuẩn COD-Ozon tỉ lệ trộn 1-5, 1-10; 1-20, 1-30.
Hình 3.11. Sơ đồ diễn biến theo các tỷ lệ trộn khác nhau.
Hình 3.12. Đường chuẩn tỷ lệ trộn với nồng độ COD.
Hình 3.13. Sơ đồ diễn biến q trình ozon hóa trong bình phản ứng 650 ml.
Hình 3.14. Đường chuẩn thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ COD với thể
tích nước bão hịa ozon trong bình phản ứng 650ml.
Hình 3.15. Đường chuẩn thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ COD với thể
tích nước bão hịa ozon trong bình phản ứng 1200ml.
Hình 3.16. Sơ đồ diễn biến q trình ozon hóa với thể tích mẫu 100ml.
Hình 3.17. Quan hệ giữa COD với thể tích ozon sử dụng thể tích mẫu 100ml.
Hình 3.18. Qug/L

t t = t2 – Et1
(mV)
t1 (s)
2 (s)

1
211

9
12

1
205

9
14

1
207

9
15

1
208

Et2
(mV)

E = Et1- Et2 - EpH

293

1144

1144

0

293

1128

1106

22

293

1150

1122

28

293

1147

1089

58

293

1152

1041

111

293

1164

962

202

293

1143

840

303

93


Bảng 2: Điện thế đối với nồng độ COD khác nhau tỷ lệ 1:30
t1 (s)

pH = 3,2 907
COD

30mg/L

905

COD
90mg/L

895

COD
885
150mg/L

t t = t2 – Et1
(mV)
t1 (s)
2 (s)
200

198

188

178

Et2
(mV)

E = Et1- Et2 - EpH

1
293

1144

1144

0

1
293

1109

1076

33

1
293

1136

919

217

1
293

1140

794

346

Bảng 3: Kết quả thí nghiệm với thể tích bình 1200ml
Thể
tích bình
phản ứng
(ml)

Thời
gian t1
(giây)

Thời
gian t2
(giây)

10

1170

222

312

505.5

20

1170

209

383

997.3

40

1170

223

576

1982.7

60

1170

215

624

2297.2

90

1170

208

702

2774.6

120

1170

204

750

3066.7

160

1170

205

804

3364.4

200

1170

215

872

3690.2

Nồng
độ COD
(mg/l)

94

Thể tích
dung dịch ozon
(ml)


Bảng 4: Kết quả thí nghiệm với thể tích mẫu là 200ml
Nồng
độ COD
(mg/l)

Thể tích
bình phản ứng
(ml)

Thể tích mẫu
thí nghiệm (ml)

Thể tích
dung dịch ozon
(ml)

20

200

1170

763,87

40

200

1170

1336,77

60

200

1170

1864,73

90

200

1170

2269,13

120

200

1170

2471,33

160

200

1170

2847,65

200

200

1170

3325,07

Bảng 5: Kết quả thí nghiệm với thể tích mẫu là 300ml
Nồng
độ COD
(mg/l)

Thể tích
bình phản ứng
(ml)

Thể tích mẫu
thí nghiệm (ml)

Thể tích
dung dịch ozon
(ml)

10

300

1170

713,32

20

300

1170

1123,3

40

300

1170

2145,57

60

300

1170

2578,05

90

300

1170

2993,68

160

300

1170

3487,95

200

300

1170

3072,32

95


Bảng 6. Kết quả thí nghiệm q trình ozon hóa ở tốc độ bơm 500 ml/phút
Nồ
ng độ
COD
(mg/l)

Tốc độ bơm
nước ozone bão
hịa (ml/phút)

Thời
gian t1

(giây)

Thời
gian t2
(giây)

Thể tích
dung dịch ozon
(ml)

20

500

236

353

975

40

500

219

427

1733,33

60

500

197

443

2050

90

500

239

537

2483,33

120

500

215

551

2800

160

500

218

592

3116,67

200

500

208

630

3516,67

Bảng 7. Kết quả thí nghiệm q trình ozon hóa ở tốc độ bơm 600
ml/phút
Nồ
ng độ
COD
(mg/l)

Tốc độ bơm
nước ozone bão
hịa (ml/phút)

Thời
gian t1
(giây)

Thời
gian t2
(giây)

Thể tích
dung dịch ozon
(ml)

20

600

227

391

1623,6

40

600

205

443

2356,2

60

600

222

499

2742,3

90

600

209

549

3366

120

600

220

598

3742,2

160

600

210

608

3950,1

200

600

214

629

4108,5

96


PHỤ LỤC 2

1000

800

600

400

pH 3,2
COD 10mg/L
COD 20mg/L
COD 30mg/L
COD 50mg/L
COD 60mg/L
COD 100mg/L

200

0
600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

Time (s)

Hình 1: Diễn biến q trình ozon hóa tỉ lệ trộn 1:20

ORP (mV)

ORP (mV)

1200

1200

1000

800

600

400

pH 3,2
COD 30mg/L
COD 90mg/L

COD 150mg/L

200

0
600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

time (s)

97

ORP

Hình 2: Diễn biến q trình ozon hóa tỉ lệ trộn 1:30

1200
1100
1000
900
800

COD 10
COD 20
COD 40
COD 60
COD 90
COD 120
COD 160
COD 200

700
600
500
400
300
200
100
100

200

300

400

500

600

700

800

900 1000 1100 1200

time / s

Hình 3: Diễn biến quá trình ozon hóa diễn ra trong bình phản ứng
1200ml

98


ORP

1200
1100
1000
900
800
700

COD 20
COD 40
COD 60
COD 90
COD 120
COD 160
COD 200

600
500
400
300
200
100
100

200

300

400

500

600

700

800

900 1000 1100 1200

time / s

Hình 4: Sơ đồ diễn biến quá trình thí nghiệm ozon hóa ở thể tích mẫu

ORP

200 ml và thể tích bình phản ứng 1200 ml

1200
1100
1000
900
800
700

COD 10
COD 20
COD 40
COD 60
COD 90
COD 160
COD 200

600
500
400
300

200

100
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400

time / s

99


Hình 5: Sơ đồ diễn biến q trình thí nghiệm ozon hóa ở thể tích mẫu
300 ml và thể tích bình phản ứng 1200 ml

Hình 6: Sơ đồ diễn biến q trình thí nghiệm ozon hóa ở tốc độ bơm
500 ml/phút nước ozone bão hòa

100


Hình 7. Sơ đồ diễn biến q trình thí nghiệm ozon hóa ở tốc độ bơm
600 ml/phút nước ozone bão hòa

101


Hình 8. Vị trí lấy mẫu Sơng Nhuệ

Hình 9. Vị trí lấy mẫu Sơng Kim Ngưu
102

Hình 10. Vị trí lấy mẫu Sơng Tơ Lịch – Hồng Quốc Việt

Hình 11. Vị trí lấy mẫu Sơng Tơ Lịch – Cầu Dịch Vọng, Cầu Giấy

103


Hình 12. Vị trí lấy mẫu Sơng Tơ Lịch – Cầu Trung Hịa, Cầu Mọc

Hình 13. Vị trí lấy mẫu Sông Tô Lịch – Cầu Dậu

104


Hình 14. Ví trí lấy mẫu Sơng Sét – Cầu Đơng Tác – Trung Tự

Hình 15. Ví trí lấy mẫu Sông Sét

105


Hình 16. Vị trí lấy mẫu Sơng Lừ

Hình 17. Vị trí lấy mẫu Hồ Ba mẫu, Bảy Mẫu, Phương Liệt, Xã Đàn

106


Hình 18. Vị trí lấy mẫu Hồ n Sở

Hình 19. Vị trí lấy mẫu Hồ Thiền Quang
107


108