BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG & CNSH o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CÁC CHẤT HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY TRONG NƯỚC THẢI GIẤY BẰNG PHƯƠNG PHÁP FENTON TRUYỀN THỐNG VÀ FENTON CẢI TIẾN Ngành : MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : Th.S VŨ HẢI YẾN Sinh viên thực hiện : NGUYỄN MINH HOÀNG MSSV: 0851080027 Lớp: 08DMT01 TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG & CNSH o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CÁC CHẤT HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY TRONG NƯỚC THẢI GIẤY BẰNG PHƯƠNG PHÁP FENTON TRUYỀN THỐNG VÀ FENTON CẢI TIẾN Ngành : MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : Th.S VŨ HẢI YẾN Sinh viên thực hiện : NGUYỄN MINH HOÀNG MSSV: 0851080027 Lớp: 08DMT01 TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2012 BM05/QT04/ĐT Khoa: Môi trường & CNSH PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Phiếu này được dán ở trang đầu tiên của quyển báo cáo ĐATN) 1. Họ và tên sinh viên được giao đề tài: NGUYỄN MINH HOÀNG MSSV : 0851080027 Lớp: 08DMT01 Ngành : Môi Trường Chuyên ngành : Kỹ Thuật Môi Trường 2. Tê n đề tài : Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fenton truyền thống và Fenton cải tiến 3. Các dữ liệu ban đầu : - Báo cáo nghiên cứu xử lý nước thải giấy. - Phương pháp nghiên cứu quá trình Fenton - Các bài báo và tạp chí về oxy hóa nâng cáo AOPs. 4. Các yêu cầu chủ yếu : - Tổng quan về các phương pháp nghiên cứu quá trình oxy hóa bậc cao. - Xác định điều kiện tối ưu xử lý nước thải giấy theo phương pháp Fenton truyền thống và cải tiến. 5. Kết quả: - Thành lập được báo cáo nghiên cứu. - Thành lập được quy trình tối ưu trong việc xử lý nước thải giấy. Ngày giao đề tài: 02/ 05 / 2012 Ngày nộp báo cáo: 21/ 07 / 2012 Chủ nhiệm ngành (Ký và ghi rõ họ tên) TP. HCM, ngày … tháng … năm ………. Giảng viên hướng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) Giảng viên hướng dẫn phụ (Ký và ghi rõ họ tên) BM05/QT04/ĐT LỜI CAM ĐOAN Sau hơn 2 tháng làm đồ án tốt nghiệp, hiện nay em đã hoàn bộ Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Hoàng LỜI CAM ĐOAN Sau hơn 2 tháng làm đồ án tốt nghiệp, hiện nay em đã hoàn thành đề tài mà giáo viên hướng dẫn giao. Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này do em tự thực hiện, không sao chép dưới bất kỳ hình thức nào, các số liệu trích dẫn và các kết quả nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp là trung thực, và chính xác. Nếu có bất kỳ sự gian lận nào thì em sẽ chịu toàn bộ trách nhiệm trước nhà trường về lời cam đoan của mì nh. Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Hoàng BM05/QT04/ĐT LỜI CẢM ƠN Trong suốt quãng thời gian học tập tại trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ, dưới sự dẫn dắt của quý thầy cô trong Khoa Môi Trường - Công Nghệ Sinh Học và các Khoa khác đã truyền đạt và bồi dưỡng cho em những kiến thức, phương pháp học tập và nghiên cứu chuyên môn cũng như trong những lĩnh vực khác. Chính sự tận tụy và lòng nhiệt huyết của quý thầy cô, là nguồn động lực giúp em cố gắng trau dồi thêm kiến thức và vượt qua những khó khăn trong học tập. Đặc biệt, hơn 2 tháng vừa qua em được sự cho phép của Khoa Môi Trư ờng - Công Nghệ Sinh Học cho em nghiên cứu tại Phòng Thí Nghiệm của Tr ường, nay em học hỏi và đúc kết nhiều kinh nghiệm nghiên cứu trong Phòng Thí Nghiệm và em đã hoàn thành Đồ án cách tốt đẹp. Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc của mình tới quý thầy cô trong Khoa Môi Tr ường - Công Nghệ Sinh Học và các Khoa khác đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức và tạo mọi điều kiện tốt nhất để giúp em hoàn thành khoá học. Em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Vũ Hải Yến, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp này. Thay cho lời kết em xin cảm ơn gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về vật chất lẫn tinh thần trong suốt những năm học tập. Đồng thời xin cảm ơn tất cả những bạn bè đã gắn bó cùng nhau học tập và giúp đỡ trong thời gian qua, cũng như trong quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp này. Xin chân thành cám ơn ! Tp.HCM Ngày 21 tháng 07 năm 2012 Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Hoàng MỤC LỤC MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined. 1 Lý do chọn đề tài Error! Bookmark not defined. 2 Mục đích nghiên cứu 2 3 Nội dung nghiên cứu 3 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 5 Phương pháp nghiên cứu 4 6 Ý nghĩa của đề tài 5 7 Cấu trúc đề tài 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC QUÁ TRÌNH OXY HÓA BẬC CAO 6 1.1 Các phương pháp oxi hoá tiên tiến (AOPs) 6 1.1.1 Giới thiệu chung 6 1.1.2 Những ưu việt của sự phân huỷ oxi hoá bằng gốc tự do hydroxyl *OH 7 1.1.2.1 Những hạn chế của quá trình oxi hoá hoá học bằng các tác nhân oxi hoá thông thường 7 1.1.2.2 Những ưu điểm của sự phân huỷ oxi hoá bằng gốc tự do hydroxyl *OH 8 1.1.3 Các quá trình tạo ra gốc *OH Error! Bookmark not defined. 1.1.4 Phân loại các quá trình oxi hoá nâng cao 14 1.1.5 Tình hình nghiên cứu, áp dụng quá trình oxi hóa nâng cao hiện nay 15 1.2 Cơ sở lý thuyết quá trình Fenton 17 1.2.1 17 1.2.2 Quá trình Fenton dị thể 20 1.2.3 Quá trình quang Fenton Error! Bookmark not defined. 1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Fenton 24 1.2.5 Những ưu điểm của quá trình Fenton 26 1.2.6 Ứng dụng của phương pháp Fenton 27 CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC QUÁ TRÌNH FENTON TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 28 2.1 28 2.1.1 Ứng dụng của Fenton trong xử lý màu nước thải Giấy 28 2.1.2 Ứng dụng Fenton trong quá trình xử lý nước rác của bãi chôn lấp 32 2.2 38 39 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH FENTON 41 3.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu 41 3.1.1 Nước thải Giấy 41 3.1.2 Dụng cụ và hóa chất 42 3.2 Phương pháp nghiên cứu 43 3.2.1 Mô hình nghiên cứu 43 3.2.2 Phương pháp thực nghiệm 43 3.2.2.1 Các giai đoạn tiến hành thí nghiệm 43 3.2.2.2 Quy trình thí nghiệm 44 3.2.3 Tiến hành thí nghiệm chi tiết 46 3.2.3.1 Thí nghiệm với quá trình Fenton truyền thống 46 3.2.3.2 Tiến hành thí nghiệm với quá trình Fenton cải tiến 49 3.3 Phương pháp phân tích trong quá trình thực nghiệm 52 3.4 Phương pháp thực hiện và xử lý số liệu 52 3.5 Thời gian và địa điểm nghiên cứu thực nghiệm 52 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 4.1 Kết quả xử lý nước thải Giấy bằng quá trình Fenton truyền thống 53 4.1.1 Thí nghiệm 1: Xác định nồng độ H 2 O 2 và thời gian khuấy trộn tối ưu 53 4.1.2 Thí nghiệm 2: Xác định tỉ lệ H 2 O 2 /Fe 2+ 57 4.1.3 Thí nghiệm 3: Xác định pH tối ưu 59 4.1.4 Kết luận chung về các điều kiện phù hợp khi áp dụng quá trình Fenton truyền thống để xử lý nước nước thải Giấy An Hưng 61 4.2 Kết quả xử lý nước thải Giấy bằng quá trình Fenton cải tiến 62 4.2.1 Thí nghiệm 4: Thí nghiệm với quang Fenton 62 4.2.2 Thí nghiệm 5: Thí nghiệm với phương pháp Fenton 2 bậc xúc tác 66 4.2.3 Thí nghiệm 6: Thí nghiệm với phương pháp Fenton 2 bậc nối tiếp 69 4.3 Kết luận chung về quá trình Fenton cải biên xử lý nước thải Giấy An Hưng 71 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 5.1 KẾT LUẬN 72 5.2 KIẾN NGHỊ 73 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cơ chế phản ứng Fenton theo đề nghị của Kremer (1999) 19 Hình 1.2 Sơ đồ các phản ứng xảy ra trong quá trình quang Fenton 23 Hình 1.3 Đồ thị ảnh hưởng của PH đến sự phân huỷ benzen trong hệ thống fenton 24 Hình 2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng sắt (II) sunfat đến hiệu suất xử lý màu 29 Hình 2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng H 2 O 2 đến hiệu suất xử lý màu 29 Hình 2.3 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý màu 29 Hình 2.4 Ảnh hưởng của ánh sáng và TiO 2 đến hiệu suất xử lý màu 29 Hình 2.5 Kết quả xác định các thông số động học của phản ứng Fenton ở một số điều kiện thí nghiệm khác nhau 31 Hình 2.6: Tiến trình xử lý nước rác bằng phương pháp Fenton 34 Hình 2.7: Biểu diễn sự giảm TOC và COD trong hệ thống xử lý nước rác (t= 120 phút) 34 Hình 2.8 : Hàm lượng COD trong quá trình Fenton 35 Hình 2.9 Sự giảm TOC và COD trong nước rác tiền xử lý sinh học 36 Hình 2.10 Sự giảm TOC và COD trong nước rác tiền xử lý sinh học 37 Hình 3.1 Mô hình Jartest khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM 43 Hình 3.2 Sơ đồ các bước tiến hành phương pháp Fenton 45 Hình 3.3 Sơ đồ phản ứng Fenton 2 bậc xúc tác 50 Hình 4.1 Kết quả xử lý nước thải Giấy theo nồng độ chất oxy hóa H 2 O 2 và thời gian tiếp xúc 90 phút. 54 Hình 4.2 Biểu đồ kết quả xử lý nước thải Giấy Nồng độ H 2 O 2 và thời gian tiếp xúc khác nhau. 55 Hình 4.3 Kết quả xử lý nước thải Giấy với các tỉ lệ H 2 O 2 /Fe 2+ thay đổi. 58 Hình 4.4 Biểu đồ kết quả xử lý nước thải Giấy với các tỉ lệ H 2 O 2 /Fe 2+ thay đổi 58 Hình 4.5 Kết quả xử lý nước thải Giấy với các giá trị pH thay đổi 60 Hình 4.6 Biểu đồ kết quả xử lý nước thải Giấy với các giá trị pH thay đổi 60 Hình 4.7 Biểu đồ kết quả xử lý nước thải Giấy bằng phương pháp Quang Fenton với những nồng độ H 2 O 2 và tỉ lệ H 2 O 2 /Fe 2+ khác nhau 63 Hình 4.8 Biểu đồ kết quả xử lý nước thải Giấy bằng phương pháp Fenton Truyền thống với những nồng độ H 2 O 2 và tỉ lệ H 2 O 2 /Fe 2+ khác nhau. 63 Hình 4.9 Hiệu quả xử lý COD của nước thải Giấy bằng quá trình quang Fenton và Fenton thông thường 64 Hình 4.10 Kết quả xử lý nước thải Giấy bằng quá trình quang Fenton (sử dụng ánh sáng Mặt Trời) ở tỉ lệ H 2 O 2 /Fe 2+ = 2/1 65 Hình 4.11 Kết quả xử lý nước Thải Giấy bằng phương pháp Fenton 2 bậc xúc tác 67 Hình 4.12 Biểu đồ hiệu quả xử lý COD trong nướcc thải Giấy bằng quá trình Fenton 2 bậc xúc tác. 67 Hình 4.13 Hiệu quả xử lý nước thải Giây bằng phương pháp Fenton 2 bậc nối tiếp 70 Hình 4.14 Biểu đồ hiệu quả xử lý nước thải Giấy bằng phương pháp Fenton 2 Bậc nối tiếp 70 [...]... Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu hiệu quả xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải giấy bằng phương pháp Fenton truyền thống và Fenton cải tiến 2 Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến 3 Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục đích trên, các nội dung nghiên cứu sau được thực hiện: - Thu thập các kết quả nghiên cứu và vận... Quan Về Các Quá Trình Oxy Hóa Bậc Cao (AOPs) • Chương 2: Tình Hình Nghiên Cứu Phương Pháp Fenton Cho Xử Lý Nước Thải Trong và Ngoài Nước • Chương 3: Phương Pháp Nghiên Cứu Quá Trình Fenton Trong Xử Lý Nước Thải Giấy • Chương 4: Kết Quả và Thảo Luận + Phần kết luận, kiến nghị (chương 5) 5 Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến. .. oxi hoá các chất ô nhiễm trong nước và nước thải là để vô cơ hoá (khoáng hoá), tức chuyển hoá các chất ô nhiễm hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản và không độc hại Cụ thể là chuyển: - Cacbon trong phân tử chất ô nhiễm thành CO 2 - Hydrogen trong phân tử chất ô nhiễm thành H 2 O 10 Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến -... Hệ Thống Xử Lý Nước Thải của Công ty 3 Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến 5 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp điều tra thực địa Khảo sát khu vực nghiên cứu: Công ty Giấy An Hưng (Khu Công Nghiệp Đồng An, Huyện Thuận An – Tỉnh Bình Dương) - Phương pháp phân tích tổng hợp Thu thập các tài liệu như tiêu chuẩn, các phương. .. cao rõ rệt và nhờ đó có thể khoáng hóa dễ dàng các chất ô 21 Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến nhiễm hữu cơ, thậm chí cả những chất hữu cơ khó phân hủy như các loại thuốc trừ sâu hay các chất diệt cỏ Quá trình này được gọi là quá trình quang Fenton, thực chất là quá trình Fenton được nâng cao nhờ bức xạ của các photon... /UV) và các nguồn năng lượng cao .Các quá trình oxi hoá nâng cao trên cơ sở gốc hydroxyl đã được nghiên cứu áp dụng vào xử lý nước v nước thải cho đến nay có thể thống kê như sau (Bảng 1.4): 12 Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến Bảng 1.4 Các quá trình oxi hoá nâng cao dựa vào gốc *OH TT 1 Tác nhân phản ứng H 2 O 2 và Fe2+... phương pháp xử lý nước thải giấy của các nước trên thế giới, các phương pháp xử lý của những hệ thống ở Việt Nam Tìm hiểu về thành phần tính chất của nước thải giấy - Phương pháp chuyên gia Tham vấn ý kiến của giáo viên hướng dẫn và các chuyên gia trong ngành môi trường đã đi trước và có kinh nghiệm trong xử lý nước thải, đặc biệt đã áp dụng phương pháp Fenton trong xử lý nước thải - Phương pháp thực... gây ung thư, rất khó phân huỷ trong môi trường Có những nhà máy giấy, lượng nước thải lên tới 4.000 – 5.000m3/ngày, các chỉ tiêu BOD, COD gấp 10 – 18 lần tiêu chuẩn cho phép; lượng nước thải này không được xử lý mà đổ trực tiếp vào sông 1 Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến Ngoài ra, trong công nghiệp xeo giấy, để tạo nên... học phản ứng giữa gốc *OH và các chất hữu cơ Mặt khác, về tốc độ phản ứng, hầu như tất cả các chất hữu cơ đều bị gốc *OH oxi hoá với tốc độ nhanh hơn so với ozon – một chất oxi hoá mạnh nhất trong số các chất oxi hoá thông dụng – từ hàng nghìn đến hàng tỷ lần 11 Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến Bảng 1.3 Hằng số tốc... dioxin và furan, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt…Mặt khác, khử trùng bằng các gốc hydroxyl *OH lại rất an toàn so với khử trùng bằng clo vì không tạo ra các sản phẩm phụ gây ung thư như các chất hữu cơ chứa clor trihalometan (THM) 6 Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến 1.1.2 Những ưu việt của sự phân huỷ oxi hoá bằng . Fenton truyền thống và Fenton cải tiến. Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phâ n hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến 3 3. Nội dung nghiên cứu Để. hữu cơ khó phân hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fenton truyền thống và Fenton cải tiến 3. Các dữ liệu ban đầu : - Báo cáo nghiên cứu xử lý nước thải giấy. - Phương pháp nghiên cứu. Dương) và được lấy tại bể thu gom của Hệ Thống Xử Lý Nước Thải của Công ty. Nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ khó phâ n hủy trong nước thải Giấy bằng phương pháp Fe nton truyền thống và cải tiến